双节流装置并联节流应用分析

黄章义 杨芳

摘要：对于单个系统在12～25匹冷量轻型商用空调（后面简称轻商）而言，节流装置的配置是直接关系到整个系统的可靠性以及经济性的重要因素。本文通过对不同配置的节流方式进行实验对比、总结出较为合理的应用在轻商上的节流配置装置。

关键词：轻商、电子膨胀阀、孔板、毛细管、蒸发温度

0.引言

空调机组在运行过程中随着环境工况的变化需要节通过流装置来控制进入蒸发器的冷媒量。当冷媒量进入蒸发器过少则会导致蒸发器换热面积无法充分利用，压缩机排气温度过高，影响润滑油的使用寿命和元器件的可靠性;当进入蒸发器的冷媒量过多，则冷媒在蒸发器内无法充分蒸发，导致压缩机吸气带液，打碎涡旋盘，影响机组的正常使用。针对行业内中小型水冷涡旋机组，单个系统制冷能力在12～25匹之间，受限于市场上电子膨胀阀的容量以及其他因素的综合影响（目前0～500步的电子膨胀阀没有合的适容量，市场上成熟的0～500步的电子膨胀阀的口径最大的只有Φ4.0mm，根据2台12匹的并联压缩机需要采用口径Φ6.0mm的电子膨胀阀，而常规控制器硬件因电流不足无法驱动口径Φ6.0mm的电子膨胀阀。更换其他步数（0～2000）的电子膨胀阀存在价格昂贵、无法和现有步数的电子膨胀阀通用控制器的缺陷），无法单独采用一个电子膨胀阀进行节流。

针对单个系统在12～25匹冷量的节流方案，目前常用的有过孔板+电子膨胀阀、毛细管+电子膨胀阀并联的方案。

特对上述两节流方案进行分析、测试、验证和总结。

1.实验要求

1.1节流效果最优要求：

从最小负荷到最大负荷全范围内有效节流，全范围兼顾。

1.2通用要求：

能够通用现有的控制硬件，实现硬件通用化。

1.3性价比最优要求：

器件成本低，验证调试快速精准。

1.4 测试点要求：

各系统压缩机吸气压力、排气压力，各压缩机吸气温度、排气温度、压缩机油槽温度。

2.试验对象

节流设计对象为涡旋式壳管水源热泵，4台压缩机（分两个系统，每个系统采用的是2台12匹的并联压缩机），节流配置如表1所示：

3 试验验证对比

下面通过对对水源热泵机组3个不同工况下的验证情况进行对比分析总结。

3.1设计目标

1）工况参数

2）达成要求

机组运行过程中确保同系统的压缩机间排气温度差异在3℃以内;压缩机间油温差控制在3℃以内。

3.2验证对比

经過对方案论证分析后，对两个方案通过水源热泵的水环、地下水以及地下环路三个工况的试验测试验证数据（排气温度以及油温）进行对比分析方，试验验证过程如下：

1）对排气温度的影响

三个工况下对排气温度影响如下表3所示：

a、从上面三个工况的数据对比表中可以发现采用孔板+电子膨胀阀节流的方式时存在压缩机间的排气温度差异较大，尤其是水环工况下压缩机间排气温度差高达10℃以上，同个系统并联压缩机间的排气温度差值也高达7℃;

b、采用毛细管+电子膨胀阀的节流方式后压缩机间的排气温度差值最大都没有超过1.0℃，这个温度差值完全可以使看作测了误差，忽略不计。

2）对油温的影响

节流机构的结构形式对压缩机油温影响相当大，且并联孔板时的油温明细比并联毛细管时要低，而且压缩机间的油温差异较大，油温偏低时油的黏度过大，导致压缩机润滑不良，影响机组的可靠使用。

4 分析及总结

采用电子膨胀阀+毛细管并联节流的方式较采用电子膨胀阀+孔板并联节流在实验室测试数据较采用电子膨胀阀+孔板并联节流在稳定性和一致性上改善明显，分析如下：

如图3所示，可以看出孔口处孔径为Φ3.8mm，厚度为1mm;由于孔板的特性，加工精度对其节流影响非常大，在生产加工过程中要求非常高，但生产过程非常控制，经常出现口径偏差±0.2mm的情况，有的时候甚者出现1mm孔口厚度都被切削掉的现象。导致另外机组在小负荷的情况下电子膨胀阀全关后孔板由于调节能力有限无法较大范围控制通过的制冷剂流量，导致供入蒸发器的液过多无法完全蒸发，进一步导致压缩机吸气带液，并联压缩机间吸气量不均衡以及油润滑不良的现象。为解决这个问题现需对节流进行重新设计和优化。

采用电子膨胀阀+毛细管并联节流的方式后解决了如下问题：

1）解决了采用电子膨胀阀+孔板节流在一致性、稳定性差的问题;

2）解决了机组在低负荷下孔板节流范围局限以及冷媒过多时导致压缩机吸气带液和油润滑问题;

3）解决了因孔板加工精度对节流稳定性和一致性的影响;

参考文献：

[1] 吴业正，韩宝琦.制冷原理及设备（第二版）.西安交通大学出版社

[2] 史美中，王中铮.热交换器原理与设计（第4版）：东南大学出版社

作者简介：黄章义（1987-），男，湖南省永州人，学士，主要从事商用空调机组开发设计。

杨芳（1986-），女，陕西省渭南人，学士，主要从事暖通设计工作。