Расчет капиллярной трубки таблица

Расчет капиллярной трубки таблица

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ КАПИЛЛЯРНЫХ ТРУБОК

ДЛЯ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ ХЛАДАГЕНТОВ

Кошалинский политехнический университет,

Обоснован и представлен метод расчетного определения длины капиллярных трубок для дросселирования хладагентов, учитывающий их свойства, холодопроизводительность и режим работы холодильной машины.

холодильная машина, капиллярная трубка, дросселирование, хладагент, параметры, трение

В малых холодильных машинах, предназначенных для бытовых и торговых холодильников, морозильников, шкафов и прилавков, систем кондиционирования воздуха, дросселирование хладагента осуществляют в капиллярных трубках (КТ) диаметром от 0,5 до 5,0 мм и длиной до 5 м в зависимости от холодопроизводительности холодильной машины.

Особенностью процесса дросселирования хладагента в КТ является то, что он происходит не в местном сопротивлении, а за счет трения потока, и такой процесс в технической термодинамике называют дросселированием, «растянутым» по длине [1].

В силу сложности процесса дросселирования, обусловленной образованием двухфазного потока с изменяющимися по длине КТ степенью сухости и другими параметрами хладагента, простые расчетные методики их подбора отсутствуют. Выбор характеристик КТ (длины и диаметра) производят по номограммам, полученным на основе экспериментальных исследований [2]. Однако такие номограммы разработаны только для некоторых фреонов (R12, R22, R502).

Метод расчета КТ для дросселирования различных хладагентов, основанный на определении параметров двухфазного потока хладагента по участкам КТ при допущениях его адиабативного течения как гомогенной среды и с применением законов гидромеханики, представлен в работе [3]. Однако для практических инженерных расчетов он из-за сложности в использовании не вполне удобен.

Выбор характеристик КТ зависит от холодопроизводительности холодильной машины Q0, вида хладагента, а также от температурного режима ее работы, определяемого его давлением и температурой кипения (p0 и T0), давлением и температурой конденсации (р и Т) и температурой переохлаждения Ти.

При заданных проектном режиме работы холодильной машины и диаметре КТ ее длина должна обеспечить дросселирование хладагента за счет трения от давления конденсации р до давления кипения в испарителе р0 в процессе 1-2 (рисунок).

Если применить КТ длиной меньше, чем должна быть, то процесс дросселирования хладагента завершится в ней при давлении выше давления кипения р0 в точке (рисунок) и процесс кипения в испарителе 2¢-3¢ будет протекать с понижением давления и температуры. При этом вследствие общего повышения температуры кипения и соответственно холодопроизводительности компрессора увеличится пропускная способность КТ, что может привести к переполнению испарителя и, как следствие, к понижению температуры всасывания и влажному ходу компрессора.

При длине КТ, превышающей необходимую, процесс дросселирования хладагента в нем завершится в точке 2² (рисунок) при давлении ниже расчетного давления кипения р0. В этом случае процесс кипения 2²-3 будет протекать с повышением давления и температуры. Так как при понижении температуры кипения холодопроизводительность компрессора и расход хладагента через КТ уменьшаются, то перегрев паров хладагента на высасывании в компрессор и нагрев его корпуса возрастут.

Рис. Процессы дросселирования хладагента в капиллярной трубке в цикле

холодильной машины без переохлаждения жидкого хладагента

Fig. Refrigerant throttling processes in capillary tube in a cycle of refrigeration machine without superchilling of liquid refrigerant

Таким образом, неправильный выбор длины КТ при принятом ее диаметре d приводит к нарушению температурного режима охлаждаемого объекта и возникновению опасных для компрессора режимов работы.

Условие дросселирования хладагента в КТ от заданного давления конденсации р до давления кипения р0 может быть выражено известной из гидромеханики зависимостью для определения потерь напора

, (1)

где x – коэффициент трения; w – скорость хладагента в КТ, м/с; v – удельный объем хладагента в КТ, м3/кг.

Течение дросселируемого двухфазного потока хладагента в КТ, в процессе которого понижаются его давление и температура, увеличиваются степень сухости, удельный объем и, вследствие необратимости процесса, энтропия, можно рассматривать как адиабатное течение гомогенной среды при некоторой постоянной средней температуре Тср. Тогда при принятом внутреннем диаметре КТ и заданном Dр ее длина, как следует из формулы (1), должна составить

Читайте также:  Как удалить админа из группы в вайбере

, (2)

где vср и wср – удельный объем и скорость хладагента при средней температуре Тср.

Коэффициент трения для потока хладагента с учетом шероховатости труб D может быть рассчитан по формуле [4]

, (3)

где – критерий Re, в котором nср – коэффициент кинематической вязкости хладагента при Тср, м2/с.

Для тянутых труб из латуни, меди мм.

Для определения усредненных параметров хладагента в необратимом из-за трения потока процессе дросселирования воспользуемся свойством Т, s-диаграммы, согласно которому для рассматриваемого случая теплота трения и эквивалентная ей работа трения могут быть приближенно выражены площадью трапеции а-1-¶-в-а:

, (4)

где – энтропия жидкого хладагента в насыщенном состоянии при температуре Т, Дж/(кг×К); S¶ – энтропия хладагента на выходе из КТ при температуре Т0, Дж/(кг×К).

С другой стороны, работа трения в процессе дросселирования может быть представлена в виде формулы

. (5)

Тогда из формул (4) и (5) получим выражение для определения среднего удельного объема в процессе дросселирования

. (6)

Энтропия хладагента в конце процесса дросселирования по правилу аддитивности

, (7)

где – энтропия жидкого хладагента в насыщенном состоянии при температуре Т0, Дж/(кг×К); – энтропия сухого насыщенного пара хладагента при температуре Т0, Дж/(кг×К); х – степень сухости хладагента после дросселирования.

Так как энтальпия хладагента в начале процесса дросселирования и по окончании равны, то по правилу аддитивности

, (8)

где и – энтальпия хладагента в состоянии насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара при температуре Т0, Дж/кг.

При заданных холодопроизводительности Q0 и температурном режиме работы холодильной машины количество циркулирующего хладагента, или необходимая пропускная способность КТ

, (9)

где r – теплота парообразования, Дж/(кг×К).

Тогда средняя скорость двухфазного потока в КТ в процессе дросселирования от р до р0 будет равна

. (10)

Для определения критерия Re и коэффициента трения x необходимо предварительно вычислить коэффициент кинематической вязкости и степень сухости хладагента при средней температуре, соответствующей среднему удельному объему Vср на линии процесса дросселирования.

Для этого диапазон рабочих температур от Т до Т0 следует разделить на интервалы и для каждого значения температуры Тi определить степень сухости хi и удельный объем Vi хладагента при его дросселировании при по уравнениям

, (11)

где и – энтальпия хладагента в состоянии насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара при температуре Ti, Дж/кг; и – удельный объем хладагента в состоянии насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара при температуре Ti, м3/кг.

После определения интервала температур, в который попадает величина Vср, и принимая изменение теплофизических характеристик в нем, подчиняющихся линейной зависимости, нетрудно найти среднюю температуру Тср, соответствующую среднему удельному объему Vср.

Для средней температуры рассчитывают степень сухости хср и коэффициент кинематической вязкости по формулам

, (12)

, (13)

где и – энтальпия хладагента в состоянии насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара при средней температуре Тср, Дж/кг; и – кинематическая вязкость хладагента в состоянии насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара при средней температуре Тср, м2/с.

Представленные выше зависимости позволяют определить усредненные параметры потока хладагента в процессе дросселирования и в конечном итоге длину КТ в зависимости от режима работы холодильной машины, ее холодопроизводительности, вида хладагента и принятого диаметра КТ.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

С целью апробации разработанной методики были выполнены расчеты длины КТ для холодильной машины холодопроизводительностью Вт. Хладагент – фреон R22, температура конденсации равна температуре переохлаждения и составляет °С. Температура кипения °С. Диаметр КТ мм.

Для принятого режима работы по таблицам свойств фреона R22 [5]: МПа, МПа, кДж/кг, кДж/кг, кДж/кг, кДж/кг, кДж/(кг×К), кДж/(кг×К), кДж/(кг×К).

Читайте также:  Ошибка 0х00004003 при подключении принтера

Степень сухости хладагента в конце процесса дросселирования по формуле (8)

.

Энтропия хладагента в конце процесса дросселирования по формуле (7)

кДж/(кг×К).

Удельная работа трения по формуле (4)

Заданный перепад давления при дросселировании в КТ

Средний удельный объем хладагента в процессе дросселирования по формуле (6)

м3/кг.

Необходимая пропускная способность КТ по формуле (9)

кг/с.

Средняя скорость двухфазного потока в КТ по формуле (10)

м/с.

Для определения средней температуры, соответствующей среднему удельному объему, составим таблицу свойств дросселируемого хладагента в диапазоне температур минус 5…5°С с использованием данных, приведенных в справочнике [5], и формул (12) и (13) для расчетного определения степени сухости и удельного объема.

Таблица 1. Свойства дросселируемого фреона R22

Table 1. Properties of throttled freon R22

, м3/кг

, м3/кг

Программное обеспечение DanCap™ (версия 1.0) для выбора капиллярной трубки

Скачайте бесплатно программное обеспечение DanCap, чтобы на основании эмпирических формул произвести простой расчет необходимой длины и внутреннего диаметра капиллярной трубки для системы охлаждения. Полученные результаты следует рассматривать в качестве исходных для последующей оптимизации: это базовые значения, обеспечивающие работоспособность системы.

Свяжитесь с нами

Для получения дополнительных сведений обратитесь к специалистам Danfoss.

Подбор и расчет капиллярной трубки для холодильников

Необходимость замены капиллярной трубки в холодильнике возникает при сгорании обмотки компрессора. Замена капиллярной трубки может возникнуть также при непроходимости или при уменьшении сечения капиллярной трубки вследствии засора, возникающего в холодильном контуре при комплексном воздействии высоких температур и давления на поршневой механизм, холодильное масло и обмотку электродвигателя компрессора, а также на селикагель в фильтре-осушителе.

В результате этого воздействия внутренние стенки капилярной трубки покрываются белым налетом, который может иметь даже липкую консистенцию.

Все это следствие нарушения температурного режима работы компрессора — продолжительный режим работы без остановки. В этом случае в холодильном контуре холодильника уже возникают необратимые процессы — масло в компрессоре нагревается и загрязняется, а возможно масло уже поменяло свои смазывающие свойства — превратилось в "гудрон" — липкую, вяжущую массу, состоящую из смеси порошка селикагеля, масла и лака обмотки электродвигателя. Косвенно, это можно установить по состоянию селикагеля в патроне фильтра-осушителя — в этом случае надо разрезать демонтированный фильтр-осушитель труборезом.

Как ни странно, основные засоры капиллярной трубки возникают только в холодильниках "Атлант" с верхним расположением морозильной камеры и при установленном компрессоре на хладоне R-134a. И это не удивительно, в этих холодильниках используются самые тонкие капиллярные трубки диаметром 0,71 мм и меньше, а в компрессор залито синтетическое масло, которое не терпит перегрева — оно разлагается при перегреве, меняя свой цвет от прозрачного до черного и теряя свою текучесть .

Подбор капиллярной трубки для бытового и торгового холодильника всегда вызывает затруднения для холодильщика. В этом случае мастеру необходимо знать температурный режим холодильника (LBP — низкотемпературный , HBP — среднетемпературный, MBP — высокотемпературный) и тип используемого хладагента. Сам подбор капиллярной трубки заключается в определении требуемого внутреннего диаметра и длины трубки.

На один типовой холодильный шкаф могут быть установлены различные конденсаторные и испарительные блоки, компрессоры различной прозводительности, использоваться различные типы хладагента. Все это тоже не упрощает жизнь холодильщику-ремонтнику.

Для целей подбора капиллярной трубки создаются и используются специальные программы, например на сайте danfoss.ru предлагается программа DanCap. Трудности использования этой программы — программа на английском языке и нет пояснений по заполнению граф таблицы.

Чтобы подобрать необходимое сечение капиллярной трубки Вам сначала необходимо выбрать используемый хладагент и заполнить 4 необходимых параметра работы системы :

head load of the system — холодопроизводительность (нагрузка на систему, измеряется в Вт или Btu/hr)

Читайте также:  Как убрать усилитель из антенны

evaporating temperature — температура испарения (LBP — минус 23 град., MBP — минус 15 град., HBP — плюс 7 град.)

condensing temperature — температура конденсации (стандарт — плюс 45 градусов)

return gas temperature — температура обратного газа (с учетом перегрева газа). И здесь все непросто.

Теория холодильного дела гласит для нормальной работы большинства торгового холодильного оборудования хладагент должен полностью выкипать, а стандартный перегрев газа должен находиться в диапазоне от 5 до 8 К (стандарт — 7 К или градусов Цельсия) При этом перепад температуры по воздуху на испарителе должен быть в пределах от 3 до 5 К, а полный температурный напор по воздуху составлять от 6 до 10 К. При отклонении от этих показателей работа системы нарушается — перегрев больше 8 град свидетельствует о нехватке фреона; а при нулевом перегреве возможен гидравлический удар, т.к. хладагент может полность не выкипеть и поступить в жидкой фазе на компрессор (это характерно при использовании ТРВ и короткой капиллярной трубки)

Результаты подбора длины капиллярной трубки для различных типов хладагента, компрессоров и используемых стандартных типоразмеров капиллярных труб — 0,5 / 0,6 / 0,7 / 0,8 / 1,0 / 1,2 / 1,5 / 1,8 / 2,0 можно представить в виде таблицы. При этом исходят из того, что длина капилярной трубки не может превышать 3,5 метра ( при превышении этого показателя требуется заменить трубку другим меньшим диаметром).

После расчета Вам предлагается на выбор 9 вариантов длины капиллярной трубки разных диаметров , в т.ч. идеальный (помечен синим цветом). Обратите внимание на показатель расхода воздуха через конденсатор в CFM (кубический фут в минуту) — вентилятор должен удовлетворять этим требованиям (1 CFM — 28.3 литра или 0,0283 куб. метров в минуту).

Недостаток программы — в привязке к компъютеру, нет андроидной версии.

Конечно, неплохо иметь всегда под рукой таблицу с расчетными показателями диаметров и длин капиллярной трубки для любых типов холодильников, но это получается не всегда — остается накапливать и систематизировать полученные знания.

Другой альтернативой расчета и подбора капиллярной трубки может служить программа Calculo capilar Vandencapilar для андроид смартфонов. Она менее функциональна, но зато проста в использовании и всегда может находиться под рукой у холодильщика на смартфоне.

Как всегда, для русскоязычного пользователя программы возникают трудности — недружественный интерфейс на итальянском или румынском языке. Заполняются 3 поля:

potencia frigorifica (охлаждающий потенциал) — нагрузка на систему

watios-cecomaf или kcal/hora-ashrae — используемая в расчете капилярной трубки размерность холодопроизводительности

diametro interior — используемый внутренний диаметр капиллярной трубки (по наличию капиллярки у холодильщика)

Как было отмечено, программа Calculo capilar Vandencapilar менее функциональна — в расчетах используется только стандартная температура конденсации +45 градусов Цельсия и не учитывается перегрев хладагента. После нажатия на кнопку CALCULAR на выбор нам предлагается, как правило, 2 варианта — IDEAL (идеальный диаметр капиллярной трубки с учетом ограничения длины -3,5 метра) и LONQITUD (выбор, заданный по диаметру используемой капиллярной трубки).

Справедливости ради необходимо отметить, если сравнивать обе программы, то при одинаковых заданных параметрах, на выходе они дают разные результаты — расчетная длина капиллярной трубки может отличаться в разы. При этом разработчики программ не несут ответственности за выход оборудования из строя и др. риски, связанные с порчей продукции, если Вы использовали их расчеты для выбора капиллярной трубки для вашего холодильника.

Программы для расчета капиллярной трубки — это лишь подспорье холодильщику, а так решающее значение имеют практика и опыт.

Использовать ту или иную программу для расчета или нет — выбор за Вами!

Ссылка на основную публикацию
Раздача ip камер с портом 37777
ПРЕЖДЕ ЧЕМ ЧТО-ЛИБО ДЕЛАТЬ ПРОЧИТАЙТЕ ДАННЫЙ ТЕКСТ. Здесь вы найдёте много годноты. Каждый день загружают только годные камеры.Показать полностью… Продажи...
Пространственный четырехугольник авсд рисунок
Вопрос по геометрии: Дан пространственный четырехугольник ABCD, в котором диагонали AC и BD равны. Середины сторон этого четырехугольника соединены последовательно...
Процессор mstar msc8328p характеристики
Недавно ко мне на тест попало интересное устройство от компании PRESTIGIO, это видеорегистратор который выполнен в форме зеркала имеющий две...
Расчет капиллярной трубки таблица
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ КАПИЛЛЯРНЫХ ТРУБОК ДЛЯ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ ХЛАДАГЕНТОВ Кошалинский политехнический университет, Обоснован и представлен метод расчетного определения длины капиллярных трубок для...
Adblock detector