制冷網(wǎng)：每一種空調器的設計都存在著(zhù)如何確定制冷劑充注量的問(wèn)題，特別是在采用毛細管作節流裝置的空調器中，由于毛細管的調節能力較熱力膨脹閥差，充注量的變化對其性能影響更大。目前這方面的研究較少，缺少成熟的理論計算方法，各生產(chǎn)廠(chǎng)家只好采取試驗手段，依據經(jīng)驗估計值進(jìn)行多次試驗，以z*終確定z*佳充注量。這種重復的工作不僅費錢(qián)，也費時(shí)費力。為了使確定z*佳充注量變得簡(jiǎn)單可行，本文在系統穩態(tài)性能模擬的基礎上，對分體式空調器的z*佳充注量進(jìn)行了計算，并提出了確定系統z*佳充注量的原則：當空調器的結構尺寸和工作條件一定，制冷量達到設計要求時(shí)，系統的能效比z*大。此時(shí)，空調器及各部件處于z*佳工作狀態(tài)。本人曾對KFR-32GW/H分體掛壁式空調器反復做試驗，理論計算和試驗結果很吻合。

　　1充注量計算

　　制冷劑在制冷系統中的狀態(tài)可分為單相和兩相兩種，這兩部分的制冷劑質(zhì)量計算應分別考慮。

　　1.1單相區質(zhì)量計算

　　單相區制冷劑密度計算較為簡(jiǎn)單，處于單相區的各部分制冷

　　劑質(zhì)量可通過(guò)積分計算。

　　式中m1為制冷劑質(zhì)量，kg;ρ為密度，kg/m3;V為容積，m3;Pv為壓力，Pa;Tv為制冷劑溫度，K。

　　單相區制冷劑主要存在于蒸發(fā)器過(guò)熱區、冷凝器過(guò)冷區、連接管路、壓縮機殼體內、過(guò)濾器和潤滑油中，故單相區制冷劑質(zhì)量為：

　　式(2)中各參數的下標含義為：filt過(guò)濾器，pipe管路，oil潤滑油，com壓縮機，V單相區容積。

　　考慮到壓縮機、過(guò)濾器、接管內制冷劑溫度變化不大，故式(2)中采用平均溫度來(lái)計算密度。潤滑油中溶解的制冷劑量，可根據油質(zhì)量及制冷劑的溶解度進(jìn)行計算。

　　1.2兩相區質(zhì)量的計算

　　充注量計算的難點(diǎn)在于兩相區中制冷劑量的確定，其關(guān)鍵是兩相區空泡系數的計算。在兩相區空泡系數修正模型的研究和驗證方面，不少學(xué)者已經(jīng)做了大量工作。筆者在此基礎上，結合空調器的實(shí)際工作條件，在穩態(tài)工況下，假設換熱器兩相區單位面積熱負荷一定，選用Hughmark模型計算兩相區的制冷劑量。其數學(xué)表達式為：

　　式中α為空泡系數，x為干度，β、kH為系數，其中kH=f(z)具體見(jiàn)表1。

　　式中G為質(zhì)量流速，kg/(m2·s);μ為粘度，Pa·S;Di為管內徑，m。

　　此模型系數計算中包括α，所以在計算α時(shí)必須經(jīng)過(guò)迭代，計算量較大。

　　兩相區中制冷劑量m2：

　　式中ls為兩相區長(cháng)度，m;l為制冷劑管長(cháng)，m。

　　制冷劑的總充注量m為各部分充注量之和：

　　m=m1+m2(6)

　　2充注量對空調器性能的影響及試驗結果

　　不同的制冷劑充注量對空調器性能的影響是不一樣的。筆者對KFR-32GW/H分體掛壁式空調器在不同的充注量下進(jìn)行了計算和試驗。理論計算和試驗結果見(jiàn)表2。

　　試驗條件：室外環(huán)境溫度：35±0.5℃;濕球溫度：19.5±0.3℃;室內于球溫度：27±0.5℃;毛細管規格：長(cháng)450mm\內徑X1.4mm。

　　為了驗證模型，研究各參數的變化，測定了空調器的穩態(tài)參數。借助于穩態(tài)計算的結果，沿制冷劑流動(dòng)方向布置了14對熱電偶和兩塊壓力表，測出了各部件進(jìn)出口參數的變化情況。循環(huán)過(guò)程測點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

　　制冷劑充注量采用電子秤測定，其量程z*大為6kg，準確度為±2g。加液口與制冷劑鋼瓶采用塑料軟管連接，當管中為氣體時(shí)進(jìn)行測量。

　　不同充注量下，系統各參數的理論計算和試驗結果見(jiàn)圖2～7。

　　隨著(zhù)充注量的增加：

　?、倮淠龎毫驼舭l(fā)壓力均增加(見(jiàn)圖2);

　?、趬嚎s機吸氣溫度降低，當降到蒸發(fā)器出口為飽和或兩相狀態(tài)時(shí)，壓縮機吸氣溫度不再下降。由圖3可以看出：當制冷劑充注量為690g時(shí)，蒸發(fā)器出口沒(méi)有過(guò)熱度，此時(shí)蒸發(fā)器的利用效率z*高;

　?、塾捎趬嚎s機的吸氣溫度下降，而壓比變化不大，壓縮機的排氣溫度下降，這樣有利于壓縮機的工作穩定(參見(jiàn)圖4);

　?、茉?90g以下時(shí)，隨著(zhù)充注量的增加，制冷量增加很快，而當大于690g后，制冷量增加不多。這主要是由于充注量達740g時(shí)，蒸發(fā)器出口為兩相區，冷量沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，而壓縮機的輸入功率隨著(zhù)充注量的增加而增大(圖5)。從圖6可以看出：能效比有一個(gè)明顯的峰值，即在690g時(shí)能效比z*大;而當充注量大或小于這個(gè)值時(shí)，能效比均下降，這主要是由于充注量較低時(shí)蒸發(fā)器出口的過(guò)熱度較大，傳熱面積沒(méi)有充分利用，因此，制冷量下降較大，此時(shí)壓縮機的輸入功率減少并不多。而當充注量較大時(shí)，蒸發(fā)器出口為兩相區，冷量沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，此時(shí)輸入功率增加，冷量變化不明顯，因此能效比下降。

　　試驗和計算表明：在z*佳充注量附近，空調器的能效比z*大，且制冷量也較高。從圖3可以看出：此時(shí)蒸發(fā)器的出口基本為飽和狀態(tài)，面積得到充分利用。在實(shí)測中，冷凝器的出口沒(méi)有測得過(guò)冷度，這是由于工藝結構和測量?jì)x表精度上的原因所致，此時(shí)冷凝器的傳熱面積也得到充分利用。

　　理論計算z*佳充注量為685g，與實(shí)際值很接近。

　　3影響系統總充注量的因素

　　3.1制冷劑流道總內容積

　　通常，流道內容積越大，制冷劑的充注量也應越多。系統中液管的長(cháng)度對總充注量的影響較大。

　　3.2裝置運行所處的工況

　　當空調器運行所處的工況變化時(shí)，它所要求的系統充注量不同。

　　3.3毛細管尺寸

　　毛細管的長(cháng)度對系統的z*佳充注量有一定影響，不同的毛細管長(cháng)度會(huì )改變制冷劑的循環(huán)量和空調器所處的工作狀態(tài)。通過(guò)計算和對試件KFR-32GW/H分體掛壁式空調器試驗，當毛細管長(cháng)度增加到450mm時(shí)，制冷劑的z*佳充注量為690g。

　　3.4潤滑油量

　　制冷劑在潤滑油中有一定的溶解度，油中所溶解的制冷劑量隨著(zhù)溫度和油量而改變，所以在確定總充注量時(shí)應考慮這一部分制冷劑量。

　　4結論

　?、俦疚牟捎肏ughmark模型計算家用空調器兩相區制冷劑量是可行的，它是整機充注量計算的關(guān)鍵。

　?、诋斨评淞窟_到要求時(shí)，以能效比z*大來(lái)確定空調器的z*佳充注量是可行的。