探析内置长笛型套管一次节流深度对微通道蒸发器房间空调器性能的影响

张万新

（江苏知民通风设备有限公司，江苏 镇江 212000）

微通道换热器的性能优化对提高房间空调器的整体性能有着举足轻重的作用，一直是国内外人员的重点研究领域。微通道换热器作为冷凝器的应用技术越来越成熟，然而，在作为蒸发器使用时，由于进入微通道蒸发器的制冷剂往往处于气液两相状态，所以在微通道内会出现制冷剂分配不均的现象。国内外相关人员对此已做了大量的研究，并取得了一定的成果。用微通道蒸发器替代翅片管蒸发器，制冷系统的控制系统方面并不需要较大的改动，为微通道换热器的替代提供了可行性。通过水—空气模拟两相状态的制冷剂，对比平行、标准和垂直3 种结构微通道分液管对微通道蒸发器内两相流分流效果的影响，表明在大多数情况下，采用标准结构的微通道分液管最有利于制冷剂在微通道内部的分流。通过空气与水研究微通道蒸发器进口分液管内套管不同开口方向对两相流在微通道中的分配的影响结果表明，开口方向对制冷剂的分配会产生影响，选取适合的开口方向有助于提高制冷剂的分配效果。

图1 试验样机原理图

对于微通道蒸发器的内置长笛型分液管的开口方向对制冷剂两相流在微通道蒸发器扁管中的分液影响的研究，目前仅限于采用空气与水代替制冷剂气液两相的近似研究，对于制冷剂在这种装配方式上节流深度对机组性能影响的研究基本没有，因此本文将通过样机实例试验研究对蒸发器的内置长笛型分液管的一次节流深度对微通道蒸发器房间空调器的影响进行研究，分析一次节流深度对蒸发器进出口压差、平均蒸发温度、过热度、过冷度、输入功率和能效比的影响，得出最佳一次节流深度。

1 试验样机及其测试过程

1.1 试验样机

本文中的试验样机为微通道房间空调器，试验样机装置图如图1 所示。

1.2 试验方案

一次节流深度的试验研究是在名义制冷工况下进行的，即室内侧干湿球温度分别控制在27℃和19℃，室外侧干湿球温度分别控制在35℃和24℃，依据GB/T 7725-2004 房间空气调节器国家标准中的测试方法进行样机的性能测试。

2 分析与讨论

2.1 一次节流深度对微通道蒸发器进出口压差的影响

随着节流阀（一次节流）的开口增大，即一次节流深度的降低减小，蒸发器进口压力不断增大。此时，制冷剂循环量增大，流动阻力增大，蒸发器进出口压差随之增加，蒸发器进出口压差随进口压力的增大而增加。而当节流阀（一次节流）的开口减小，一次节流深度增加大，蒸发器进口压力降低。然而，蒸发器进口压力的降低幅度大于蒸发器进出口压差减小的幅度，整体的平均蒸发压力仍然会呈现下降趋势。

2.2 一次节流深度对微通道蒸发器平均蒸发温度的影响

随着节流阀（一次节流）开口增大，一次节流深度减小，蒸发器进口压力增大，平均蒸发温度也不断增大，反之则相反。因此可以得出，对平均蒸发温度而言，蒸发器进口的制冷剂压力相对于蒸发器进出口的制冷剂压差起主导作用。

2.3 一次节流深度对微通道蒸发器出口过热度的影响

蒸发器出口制冷剂过热度随蒸发器进口压力的增大而降低。这是因为随着节流阀（一次节流）的开口增大，一次节流深度减小，制冷剂循环流量增大，蒸发器有效传热面积需求增大，可用于过热的传热面积减小而造成的。

2.4 一次节流深度对试验样机制冷量、输入功率和能效比的影响

随着节流阀（一次节流）开口增大，一次节流深度减小，蒸发器制冷量和能效比均呈现出先增大后减小的趋势，峰值出现在蒸发器进口压力为1000kPa 附近。当节流阀（一次节流）开口较小时，一次节流深度较大，蒸发器进口的压力较小，加之主要由长笛型分液管的分流小孔的二次节流作用，而形成的蒸发器进出口压差，造成平均蒸发压力较低，制冷量较低，图3 中体现为蒸发器进口压力在1000kPa 以下的部分。随着节流阀（一次节流）的开口增大，一次节流深度降低，蒸发器进口压力增大，平均蒸发压力提高，加之蒸发器进口处的制冷剂干度降低，蒸发器内制冷剂的分配均匀性提高、制冷量提高。随着一次节流深度继续降低，平均蒸发压力继续提高，制冷剂循环量增大，过热度持续减小，导致压缩机性能衰减，制冷量减小，在图2 中体现为蒸发器进口压力在1000kPa 以上的部分。

图2 一次节流深度对制冷量、输入功率及能效比的影响

3 结语

对于内置长笛型分液管的微通道蒸发器房间空调器来说，需要注意调整一次节流的最佳节流深度表现为蒸发器进口压力为1000kPa 附近，充分考虑长笛型分液管开孔的二次节流作用。此时，试验样机的制冷量和能效比达到较大值，同时蒸发器出口的过热度也在合理范围内。