空调小管径分配器结构及流量分配的影响因素有哪些呢

关于空调分配器的研究一直备受业界关注,因为分配器也是影响空调换热性能的关键之一。本文我们将来了解下,目前市场上的主要分配器类型,以及其流量分配的影响因素。

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发表时间:2024-02-22 17:20

   关于空调分配器的研究一直备受业界关注,因为分配器也是影响空调换热性能的关键之一。本文我们将来了解下,目前市场上的主要分配器类型,以及其流量分配的影响因素。


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常用小管径空调分配器结构类型

国内外比较常见的空调分配器有 T 型、Y型、插孔式、圆锥式、反射式、节流短管组等类型,各类分配器详细分类如表 1-1 所示。

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小管径空调换热器分路一般为四路或者六路,T 型、Y 型分配器由于只能一分二,因此不适合小管径空调;同时,小管径空调一般应用于房间空调器,其成本压力,由于节流短管组价格昂贵超出空调厂商的成本范围,因此也不适合小管径空调;插孔式、圆锥式、反射式分配器成本适中,也能一分多路,较为适合小管径空调器的大批量应用。

插孔式分配器包括进口管和膨大的混合腔,两者之间由渐扩管连接,其具体结构和实物图如图1-1 所示。两相制冷工质进入后,速度降低,气相直接进入空腔内,而部分液相沿着管壁上流,最终两者在出口处混合均匀,流出出口管。

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圆锥式分配器出口管对称布置有较大倾角,混合腔和出口管部分重合,呈圆锥体型,其具体结构和实物图如图 1-2 所示。
由于混合腔截面积较小,两相制冷工质进入后速度加快,部分流体经过出口管汇合点时被打散,容易促成雾状流的形成,从而实现均匀分配。

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反射式分配器进口管正对着反射沉孔,出口管以反射沉孔为中心对称布置,其具体结构和实物图如图 1-3 所示。
两相制冷剂从进口管喷射而出并射到反射沉孔上,反射沉孔将制冷剂发射并与喷口喷射出的制冷剂碰撞后向四周扩散,在混合空腔内进行气液的充分混合后从分配器的出口管流出,实现均匀分流。

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T型和Y型分配器作为简易的两分路分配器,其分流性能受到结构因素的影响,容易引起气液相分离和压降明显变化,从而直接影响到流量分配效果。
对于四分路甚至更多分路的分配器而言,由于分路数的增加,分配器类型和对应的分流性能特点也会发生变化。比如简易的4分路和多分路的分支管在进行空气-水实验研究中,其进出口管伸入长度和进口质量流量对分流性能存在较大影响。
小管径空调分配器流量分配的影响因素

理想分配器中,两相流能够形成弥散的雾状流,即气液两相充分混合、均匀分布在腔体内部,此时流量分配均匀。但小管径空调器在实际工作中,分配器仍会出现流量分配不均的现象,表现为换热器某几个流路流量较小,过早进入过热区,导致出口过热度明显高于其他流路,造成系统换热能力和能效的下降。
分配器分流不均与以下因素有关:
1)   制冷剂干度。
干度越大,制冷剂气相的体积分数越大。气泡运动的随机性使气泡在流道中分布不均匀,同时气泡占据了流道大部分体积,导致液相流量分配不均匀,不同体积分数的气相对液相流量分配的影响也不相同。

2)   制冷剂质量流量。
质量流量越大,制冷剂气相和液相速率越大。在分配器内部,速率大的液相与分配器管壁面的碰撞效果越明显,液滴越容易打散形成弥散的雾状流,该流型下的分配效果最理想;相反地,速率小的液相与壁面碰撞效果并不明显,也不易在分配器内部形成雾状流。

3) 分配器倾斜安装角度。
由于重力作用的影响,分配器安装时一个小倾斜角也会影响到流体气液相的分布,密度较大的液相会朝偏离的一侧累积,从而造成流量分配不均。

4) 进口流型。
进口流型会影响进入分配器的气液两相分布对称性,当进口气液相分布不对称时,会直接影响分配器混合腔和出口的两相均匀性。分配器通常为下进上出的竖直安装或小倾斜角向上直管形式,对于此类上升管,其流型为细泡状流、弹状流、塞状流、环状流,其中弹状流和塞状流属于间歇流。
这几种流型中:环状流的液相以液膜的型式沿管壁稳定运动,气相则夹带微量液滴在管道中心运动,这种流型下的制冷剂气液相分布对称,有利于流量分配均匀;间歇流是环状流失稳的一种流型表现,其中液膜桥接形成块状的液弹,开始脱离管壁,这种流型下的制冷剂气液相分布不对称,不利于流量分配。
由于空间的限制,分配器进口与膨胀阀直接的连接管通常为 L 型,即由弯管段和直管段组成。制冷剂经过 L 型管的弯管段,由于离心作用影响发生气液相分离,气相靠近拐角的圆心,液相远离圆心,之后经由直管段进入分配器。进口流型由质量流量、干度、制冷剂物性、进口管结构等因素共同决定,在某些工况下,制冷剂的进口流型可能为间歇流,从而导致进入分配器的两相工质分配不均,影响流量的分配效果。L 型管对流量分配性能影响如图 1-4 所示。

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5) 制造加工误差。

由于制造工艺的限制,进口管和各出口管不能精确定位,导致进口管圆心不在分配器中心线上,而各出口管相对于分配器中心线的分布也不对称,使得分配器设计的分配效果大打折扣。


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