制冷劑量對性能的影響

1、冰箱制冷劑的量對性能的影響摘要本文通過分析大規(guī)格冰箱系統(tǒng)中R600a制冷劑量變化的對冰箱性能的影響，并同時分析R134a和R600a系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時需要注意的因素。關(guān)鍵詞制冷劑壓力溫度性能電冰箱系統(tǒng)是個全封閉式的制冷系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)是較為緊湊，各個制冷部件的匹配要求合理，在整個制冷系統(tǒng)中，壓縮機的輸氣量、蒸發(fā)器的制冷能力、冷凝器的散熱效果、毛細管的節(jié)流狀態(tài)都要求匹配合理。否則會出現(xiàn)制冷效果差、耗電量大等問題。即使關(guān)鍵部件匹配好以后，對于制冷系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中制冷劑量的多少對系統(tǒng)的制冷效果也有較大的影響。制冷劑偏多或偏少都會造成冰箱制冷效果不好，耗電量大，因此合理的制冷劑充注量對于冰箱的制冷性能也有較為嚴(yán)

2、格的要求。另外，結(jié)合R134a系統(tǒng)轉(zhuǎn)型R600a影響壓縮機的等因素進行分析，確保壓縮機的穩(wěn)定運行。1制冷系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的變化在系統(tǒng)匹配過程中，由于它的本身結(jié)構(gòu)的不同，(如蒸發(fā)器的面積、冷凝器的面積、毛細管尺寸、壓縮機型號)對冰箱的性能都是有一定的影響。1.1蒸發(fā)器的變化對于同一容積的冰箱，當(dāng)蒸發(fā)器換熱面積增大時，換熱效果增強。如果制冷劑的量沒有變化，當(dāng)系統(tǒng)運行時，會出現(xiàn)蒸發(fā)器的末端溫度偏高，沒有液態(tài)制冷劑等問題，影響溫度場的均勻性。此時需將系統(tǒng)制冷劑的量適量增加，并保證制冷劑液態(tài)在蒸發(fā)器的出口部全部蒸發(fā)完畢。對于整個系統(tǒng)來說，加大蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積，可以提高蒸發(fā)溫度，增加的蒸發(fā)面積降低了與被冷卻介

3、質(zhì)的傳熱溫差，提高了蒸發(fā)器的制冷能力。但提高蒸發(fā)溫度，增加壓縮機的排氣量(由于壓差減少)，造成在毛細管中的流動阻力更大，從而來降低蒸發(fā)溫度，同時冷凝器的散熱能力也限制了系統(tǒng)的制冷能力，對冰箱的制冷能力進行了相互制約。QD167YU壓縮機在替代ADG100型R134a壓縮機出現(xiàn)這種情況。R600a和R134a或R12的最大差別在于它的蒸氣壓低，R600a在-25度時的蒸發(fā)量分別為R134a的55%和R12的45%。將R600a充注到制冷系統(tǒng)中，由于R600a與其他制冷劑液體密度不同，其充注量以質(zhì)量計算其它制冷劑少很多，而以體積計算時需要充入大約相同體積的液體制冷劑。也就是說，按質(zhì)量計算R600a

4、的充入量大約是R134a的45%。經(jīng)驗表明，制冷系統(tǒng)對R600a制冷劑充注量十分敏感，特別是充注不足時將引起能耗增加，制冷效率下降。過量充裝將引起制冷機損傷和制冷設(shè)備的安全問題如圖所示。這就意味著必須嚴(yán)格掌握R600a制冷劑的充注精度，即嚴(yán)格按立方厘米體積計算或按克重量計算，其精度掌握在1克以內(nèi)。 1.2改變壓縮機的型號選用不同型號的壓縮機，也存在制冷系統(tǒng)中制冷劑量的匹配問題。不同的壓縮機的吸、排氣量不同，制冷能力不同(見圖1)。圖1中的兩臺壓縮機為恩布拉格的NBMlll4Y和NBMlll6Y，它的制冷劑為R600a，冷凝溫度為45，吸氣溫度為32的情況下的兩組曲線。如果選用吸、排氣量大的壓縮

5、機，由于吸氣量大，蒸發(fā)壓力相對降低，蒸發(fā)溫度也降低，單位面積的制冷能力加大，從而制冷劑也蒸發(fā)快，出現(xiàn)制冷劑量不足，因此選用排氣量大的壓縮機可以提高制冷量，但不能提高效率，也不能節(jié)能。圖1不同排氣量壓縮機制冷量對比曲線1.3冷凝器的變化增大冷凝器的換熱面積，也需要對系統(tǒng)中制冷劑的量進行匹配。由于增大冷凝器的冷凝面積，會出現(xiàn)降低冷凝器溫度，增大壓縮機的排氣量，從而出現(xiàn)制冷系統(tǒng)的制冷能力增加，制冷劑的出現(xiàn)偏少。如果是冷凝器管道面積的變化引起散熱效果的增強，要考慮到有較多的制冷劑會蒸發(fā)在這些空間中，造成系統(tǒng)中的制冷劑量需要更多。但對于只增加散熱面積，而未增加內(nèi)部管道面積的情況，系統(tǒng)的制冷劑量的變化不大

6、。1.4毛細管的變化毛細管對制冷劑的量也有影響，如果毛細管的長度變長或管徑變小，都會造節(jié)流時產(chǎn)生較大的壓差，制冷劑流量小，蒸發(fā)溫度低，壓縮機的排氣量也小，使制冷系統(tǒng)的制冷能力減小，需要的制冷劑量也少。反之則會出現(xiàn)制冷劑的量要求多。2冰箱由于本身結(jié)構(gòu)的特點在實際應(yīng)用中的影響對于單一部件的變化，制冷劑的量可以匹配。由于在理論上與實際的產(chǎn)品中有較大的區(qū)別，在理論上來說，壓縮機的入口溫度都可以看作在特殊點的情況下來分析。如在制冷劑剛好全部蒸發(fā)完的位置。但在實際的產(chǎn)品中，由于管道的連接，從蒸發(fā)器到壓縮機的回氣管，由于蒸發(fā)器的溫度總低于環(huán)境溫度，因此在制冷劑在回氣管的流動過程中，它的溫度會一直上升。這一回

7、升過程，會與毛細管進行一部分的熱交換，也會從保溫層中吸收一部分熱量，如果流到箱體外部的制冷劑溫度仍低于環(huán)境溫度，就會從環(huán)境中吸收熱量。這部分熱量應(yīng)盡量少從環(huán)境中直接吸收，使壓縮機的入口溫度與環(huán)境溫度相差不大為好，使壓縮機避免液擊現(xiàn)象。對于壓縮機，如果系統(tǒng)中的制冷劑量偏多，會使壓縮機的進口溫度偏低，蒸氣密度加大，這樣壓縮機在壓縮的過程中會有液擊現(xiàn)象出現(xiàn)，這種液擊一方面會出現(xiàn)液擊排氣閥片，另一方面因為它會滯留在余隙容積中，造成吸氣時的進氣量減小，排氣效率低(余隙容積始終存在)，使制冷效果下降。另外，從回氣管到壓縮機的進口的流動過程中，制冷劑會從環(huán)境中吸收大量的熱量，從而使蒸發(fā)器的相對使用面積減小，

8、使壓縮機發(fā)出較多的功耗，也表現(xiàn)為過多的制冷劑使系統(tǒng)的效率低。對于較少的制冷劑量，會出現(xiàn)蒸發(fā)能力不足，壓縮機長時間工作，也會出現(xiàn)制冷系統(tǒng)效率低。因此對于系統(tǒng)的性能在其結(jié)構(gòu)決定后，要對它的制冷劑量進行匹配試驗。3制冷系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度下所要求的制冷劑的量也不同。一般來說，在高溫的情況下所要求的制冷劑量多，這是因為冷凝器的壓力高，氣體密度大，需要較多的制冷劑的量。而低溫情況下則相反。因此對于一個單一的系統(tǒng)所確定的制冷劑量是難以適應(yīng)變化的環(huán)境，設(shè)計時必須要考慮到它的適應(yīng)性，需要在系統(tǒng)中增加貯液器來調(diào)節(jié)它對環(huán)境溫度的適應(yīng)性。對于不同的制冷劑種類，所需要的調(diào)節(jié)能力不同。對于R600a制冷劑，由于它的容積

9、制冷量大于R134a，因此它的貯液器要小，較小的液體蒸發(fā)變化會引起較大的制冷能力變化。因此對于R600a制冷劑，它的制冷劑量的準(zhǔn)確性要求更高，對環(huán)境溫度的適應(yīng)能力強。4冰箱系統(tǒng)中制冷劑量的確定制冷劑量的準(zhǔn)確性在制冷系統(tǒng)中非常重要，因此對于每種冰箱在正式生產(chǎn)之前都要進行性能匹配調(diào)試，這種調(diào)試包括更換設(shè)計方案、系統(tǒng)部件匹配等，同時制冷劑量也要進行試驗，由試驗過程中的性能表現(xiàn)確定它的最合適充注量。4.1通過對蒸發(fā)器溫度的測定冰箱蒸發(fā)器主要是由一套金屬管組成，它的蒸發(fā)溫度會表現(xiàn)出當(dāng)制冷劑的量不足時，蒸發(fā)器的出口溫度高，如果制冷劑的量較合適或較多時，蒸發(fā)器上的進口、中間和出口的溫度比較一致，說明制冷劑有液體流出蒸發(fā)器的出口，因此對制冷劑量要求最少必須滿足使蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度都一致。圖2為某冰箱在某環(huán)境溫度下、制冷劑為R600a時的蒸發(fā)器進出口溫度與制冷劑量的變化曲線。4.2對回氣管溫度的確定為測定冰箱中制冷劑量最多的情況，可以通過對回氣管的溫度進行控制，判斷制冷劑量的最多程度，也能通過這一溫度較好也限制壓縮機的吸氣溫度，改善壓縮機的吸氣狀態(tài)，保證壓縮機的最佳運行。圖3為某冰箱在某環(huán)境溫度下，制冷劑為R600a時的回氣管溫度與制冷劑量的變化曲線。4.3箱溫的確定不同的制冷劑量對冰箱的表現(xiàn)最終為性能方面，因此可以對冰箱的冷藏室和冷凍室進行布點測試其內(nèi)的溫度變化