空氣能采暖中，毛細管的長度、結構、直徑該如何設計？

        毛細管是制冷設備一個重要的部件，它的長度對空氣能熱泵系統的吸排氣壓力、制冷量與能效比都具有一定的影響。下面我們就一起來看下毛細管的直徑、結構、長度應該如何設計？



        一：毛細管結構設計


        因為空氣能熱泵設備的結構有多種多樣，而用戶對不同空氣能熱泵設備的要求也不一樣，所以在毛細管的結構設計上也有所不同。


        1．單根毛細管：對于一般的冰箱或單冷型的空調，只需單根毛細管來節流即可，不過對于這根毛細管是盤成卷還是長條放置要看制冷設備的結構，家用冰箱冷凝器蒸發器比較近，一般盤起來，一些商用風冷冷柜冷凝器蒸發器離得較遠，一般是成條埋在發泡層。


        2．單根帶單向閥：這種一般用在調空氣能熱泵，因為制冷，制熱所需的毛細管長度不一樣，所以分成制冷，制熱兩組毛細管，當某根毛細管不使用時，通過單向閥來短路這根毛細管，這種結構需要兩個單向閥，但設計簡單且互不干擾，特別適用于長連管分體空調；


        3．雙根毛細管組合：對于空氣能熱泵，有時因為毛細管不能放在室內機（怕噪音太大），一根毛細管用于制冷，制熱時再加一根毛細管，這根毛細管在制冷循環時用單向閥來短路。


        4．多根毛細管：當蒸發器比較大時，如果流程過長，在設計上需要分路，也可用毛細管來節流兼分配，這時對分配頭要求也沒有專用分配管那么嚴格，因為毛細管本身因為節流作用可以調節而避免分配不均的問題。這種結構一般只用在單冷系統。


        二：毛細管長度設計


        毛細管長度的選擇首先肯定要知道制冷劑的質量流量，所以要知道制冷量，蒸發溫度，冷凝溫度，過冷度，過熱度等參數；對于風冷冷風型的空調來說，一般設計參數都差不多


        這里一直提到臨界壓力的問題，為了對臨界壓力有一個直觀的理解，這里介紹一種查找臨界壓力的方法。右表給出了毛細管的不同進口條件下不同長徑比λ的臨界壓力，查找方法如下：


        1．用已知的冷凝壓力和過冷度確定A點；


        2．劃一橫線到標準毛細管的長徑比B點（λ=2030/1.625=1252）；


        3．再劃一豎線，按照和實際毛細管的長徑比的交點在縱坐標找到對應的臨界壓力；


        對于空調，根據冷凝壓力和過冷度可以看出，一般都在7bar以上，都比蒸發溫度5-6bar 高，對于冰箱，也可以得出相同的結論。


        因此，在確定毛細管長度時，主要是考慮冷凝壓力和過冷度。


        三：毛細管的直徑


        毛細管的長度和直徑都是決定制冷劑流量的重要因素，有實驗指出，在同樣工況同樣流量的條件下，毛細管的阻力和長度都近似與其內徑的4.6 次方成正比，即F1/F2=（D1/D2）^4.6，L1/L2=（D1/D2）^4.6。



        對于毛細管直徑，現在主要是用ID0.4—2.5mm，在一些大的系統中，也會有用ID6 的銅管作為分配管，雖然也要考慮制冷劑在管路的壓降問題，但這類系統的節流主要還是在膨脹閥上，分配管上的只能算是壓力損失。

        還有毛細管生產公司研究了冰箱系統使用的毛細管，結果表明，當長度超過一定值時“L”，將不對流量再產生影響，其實是當毛細管入口壓力一定時，當制冷劑在毛細管內的流速超過臨界速度時，毛細管出口壓力不再對制冷劑流量產生影響；而當毛細過小于一定值時“S”，毛細管的管長也不會對流量產生影響，而主要是管徑的變化影響制冷劑流量，這時毛細管相當于孔板節流。



        而介于“L”點和“S”之間的長度為1.5-5 米(5-16FT)。還針對空氣能采暖系統常用的毛細管內徑，經過測試，可以根據需要選擇不同直徑和不同長度，使用方法如下：


        1．如現有一個內徑和長度的毛細管，要換成另外一個內徑和長度，那么先在左邊的Tube I.D.列中找出原來的內徑；


        2．在表中第二行找到要換成的內徑（如果沒有可以用插值法），向下垂直找到和原來的內徑水平方向在表中的交點，就是換算系數；



        3．用原來的長度乘以換算系數就是要換成的長度。