換熱器中制冷劑阻力損失對(duì)制冷系統(tǒng)的影響分析

最近在設(shè)計(jì)某款熱泵的蒸發(fā)器和冷凝器，在換熱器模擬計(jì)算的結(jié)果中遇到一個(gè)參數(shù)叫制冷劑壓力損失，這個(gè)值和換熱器的流路布置、換熱器的管子直徑、管長(zhǎng)、制冷劑質(zhì)量流量都有關(guān)系。我們知道這個(gè)壓力損失肯定是越小越好，但是多大算大，多小算小呢？是否有什么設(shè)計(jì)依據(jù)？我以前做設(shè)計(jì)時(shí)，總是把它控制很小，但從來(lái)沒(méi)有對(duì)它多做研究，近來(lái)因?yàn)橐咔橛绊?，時(shí)間充足了些，對(duì)它有了一些興趣，索性研究一下，看能否有些收獲。

先說(shuō)一下?lián)Q熱器中制冷劑阻力損失理論上對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

舉例：蒸發(fā)溫度7℃，冷凝溫度54℃，假設(shè)吸氣管、排氣管、蒸發(fā)器、冷凝器都有壓力損失，為了壓焓圖上各狀態(tài)點(diǎn)顯示明顯，壓損假設(shè)的大一點(diǎn)，見(jiàn)下圖：

1-壓縮機(jī)吸氣口、2-壓縮機(jī)排氣口、3-冷凝器進(jìn)氣口、4-冷凝器出口、5-膨脹閥出口、6-蒸發(fā)器出口

圖上3點(diǎn)和6點(diǎn)處的壓力為設(shè)計(jì)冷凝溫度、蒸發(fā)溫度對(duì)應(yīng)的壓力點(diǎn)。

從圖上可以看出來(lái)吸氣管路和排氣管路的壓力損失使壓縮機(jī)壓縮比加大了，壓縮機(jī)功耗增加、排氣溫度升高，系統(tǒng)能效降低。不過(guò)吸氣管路、排氣管路一般較短、阻力一般損失較少，本文不著重研究。

下圖是忽略吸排氣管道壓損，換熱器有壓損和無(wú)壓損的壓焓圖。圖上我們假設(shè)壓縮機(jī)吸排氣口狀態(tài)一樣。

從圖上可以看到有壓損的壓焓圖4點(diǎn)壓力略低，5點(diǎn)壓力略高。冷凝器出口4點(diǎn)的焓值比4’點(diǎn)要小，理論上認(rèn)為4點(diǎn)的過(guò)冷度更大，制冷量增加。出現(xiàn)這種情況是我畫壓焓圖時(shí)假設(shè)了過(guò)冷度5度。實(shí)際上如果沒(méi)有過(guò)冷度，冷凝器在有壓損時(shí)，冷凝壓力降低，對(duì)應(yīng)的飽和溫度也需要降低，那么必然會(huì)有部分液態(tài)制冷劑閃發(fā)成氣態(tài)，對(duì)其余液態(tài)制冷劑進(jìn)行降溫。制冷劑液體中含有的氣體越多，經(jīng)膨脹閥節(jié)流后氣體占比也越大，即干度越大，制冷量將減少。所以冷凝器側(cè)有壓損的情況下必須增大過(guò)冷度，保證進(jìn)膨脹閥前的制冷劑全是液態(tài)。

假設(shè)我們讓上圖4點(diǎn)和4’點(diǎn)焓值相等，那么4點(diǎn)的溫度是低于4’點(diǎn)的。它使冷凝器的對(duì)數(shù)傳熱溫差變小，換熱量不變的情況下，必然要增大冷凝器換熱面積。下面2圖為對(duì)數(shù)溫差計(jì)算比較，結(jié)果顯而易見(jiàn)。

對(duì)蒸發(fā)器而言，假設(shè)蒸發(fā)器出口的狀態(tài)不變，為了克服蒸發(fā)器中的流動(dòng)阻力，必須提高制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器的壓力．即提高蒸發(fā)器的起始蒸發(fā)溫度（點(diǎn)5）。在這種情況下，制冷劑的節(jié)流前后的比焓不變，壓縮機(jī)的吸排氣狀態(tài)不變，故對(duì)制冷系統(tǒng)的性能沒(méi)有影響。但它使蒸發(fā)器的對(duì)數(shù)傳熱溫差減小，制冷量不變的情況下，蒸發(fā)器的換熱面積也要增大。

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)減少換熱器阻力損失，達(dá)到設(shè)計(jì)換熱量的情況下，可以節(jié)省換熱面積，換而言之，換熱器面積不變的情況下，減少制冷劑阻力損失可以提高換熱量。

不過(guò)經(jīng)過(guò)本人的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)換熱器分10個(gè)支路不一定比5個(gè)支路的換熱量大，支路越多，制冷劑阻力損失越小，按上述理論應(yīng)該換熱量大才對(duì)呀？對(duì)此矛盾之處，個(gè)人認(rèn)為支路數(shù)量不同，制冷劑在管路中流動(dòng)速度不一樣，支路少，流速快換熱效果更好一些；支路多，流程短，制冷劑換熱不充分，所以造成支路少的換熱量大。

所以，如果增加一個(gè)條件：相同換熱面積的換熱器，支路相同的條件下，阻力越小換熱量越大的結(jié)論就合理了。

相同支路，相同面積如何降低換熱器阻力，我給出2個(gè)辦法：1.增加管長(zhǎng)，減少管根數(shù)和彎頭；2.改用大直徑管路。

那么換熱器應(yīng)該控制阻力損失多少合理呢？目前網(wǎng)上查到的資料是：蒸發(fā)器不要超過(guò)蒸發(fā)壓力的5%，冷凝器不要超過(guò)冷凝壓力的2%，（我推薦控制溫度降低在2℃以內(nèi)）否則會(huì)引起機(jī)組效率的降低。

轉(zhuǎn)載百度百科：熱泵烘干師