冷凝器管径缩小的研究

2015-07-09李慧颖张世锋杨永牛继开

家电科技 2015年1期

李慧颖张世锋杨永牛继开

（松下冷链（大连）有限公司辽宁大连 116600）

随着经济的发展，饮料冷藏柜的市场容量逐年扩大，铜管在饮料冷藏柜中起着举足轻重的地位，而冷凝器作为四大制冷部件之一，占整个铜管使用量的50%以上。铜管价格的居高不下，给各饮料冷藏柜制造企业带来巨大的成本压力，从节约成本、提高能效和环保的角度考虑，冷凝器发展的方向是紧凑式的，将冷凝器做的更加紧凑的一个主要方法是采用7.94mm管径铜管的冷凝器替代现有的9.53mm管径的冷凝器。因制冷剂在铜管中的传热和压降特性与管径直接相关，管径缩小后，其主要的传热和压降性能也随之发生变化，进而导致系统性能发生改变。本文通过试验研究，验证7.94mm冷凝器的性能是否满足要求，是否可以在饮料冷藏柜上使用。

1 缩小冷凝器铜管管径的好处

缩小冷凝器铜管管径的好处之一是有效地降低冷凝器成本。目前，饮料冷藏柜广泛使用的冷凝器铜管直径为9.53mm，若将管径缩小为7.94mm,则单位管长铜管的表面积减少17%，这就意味着，即使铜管的厚度不变，单位管长的铜用量减少17%。实际上，由于耐压强度的增加，铜管的壁厚减薄，铜材的减少量可达27%。由于铜管的成本占冷凝器材料成本的80%以上，采用直径为7.94mm铜管的冷凝器成本可以降低20%以上。好处之二是可以减少制冷剂的充注量。管径由9.53mm缩小为7.94mm，则冷凝器的内容积减小，制冷剂的充注量随之减少。好处之三是可以减少制冷剂对环境的影响。制冷剂的充注量减少，随之温室气体的排放量减少，降低了对环境的影响。

2 试验研究

根据柜体内容积的不同，选择两种柜型分别进行了对比试验。其中内容积1000L冷柜为双门柜，内容积600L冷柜为单门柜。

2.1 内容积1000L冷柜（带门）

2.1.1 试验环境和测试仪器

恒温恒湿试验室，环境温度32℃,环境相对湿度65%，环境空气流速0.1m/s；测温度的为铜康铜热电偶若干和其数据采集系统。

2.1.2 试验负荷和测试点摆放

使用500ml饮料560瓶。每层网架（共5层）上要至少放置8个测试点，放置位置见图1（俯视图）。

2.1.3 试验曲线

直径9.53 mm管试验曲线和直径7.94 mm管试验曲线如图2所示。

2.1.4 试验数据

负荷温度升温到32℃，冷柜关门运行，经过1140min后停止运行，取4个时间点数据（毛细管长度和管径相同），如表1。

2.1.5 试验数据分析

冷媒量由520g变为390g，减少了130g；冷凝温度比9.53mm冷凝器上升2℃,为41℃左右，高于环境温度10℃，满足要求；压缩机排气温度与9.53mm冷凝器基本一致，为86℃左右，远低于130℃（压缩机要求），满足要求；压缩机回气温度与9.53mm冷凝器基本一致，为16℃左右，不会出现压缩机液击，满足要求；负荷降温速度比9.53mm冷凝器稍快。

2.2 内容积600L冷柜（带门）

2.2.1 试验环境和测试仪器

恒温恒湿试验室，环境温度41℃,环境相对湿度75%，环境空气流速0.1m/s；测温度的为铜康铜热电偶若干和其数据采集系统。

2.2.2 试验负荷和测试点摆放

使用500ML饮料340瓶。每个网架（共5个）上要至少放置5个测试点，放置位置见图3（俯视图）。

2.2.3 试验曲线

直径9.53 mm管试验曲线和直径7.94 mm管试验曲线如图4所示。

2.2.4 试验数据

负荷温度升温到41℃，冷柜关门运行，经过1440min后停止运行，取4个时间点数据（毛细管长度和管径不同），如表2。

2.2.5 试验数据分析

冷媒量由340g变为315g,减少了25g；冷凝温度与9.53mm基本一致,为48℃左右，高于环境温度7℃，满足要求；压缩机排气温度低于9.53mm冷凝器，为86℃左右，远低于130℃（压缩机要求），满足要求；压缩机回气温度低于9.53mm冷凝器基本一致，为14℃左右，不会出现压缩机液击，满足要求；负荷降温速度比9.53mm冷凝器稍快。