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1、Vol.28,No.12,2000FLUIDMACHINERY51电子膨胀阀流量特性及选型的分析西安交通大学张乐平张早校郁永章摘要通过对R22和R410a(R32/R125:50/50wt%)的电子膨胀阀的流量特性及其它性质的分析计算,得出了采用R410a和R22的电子膨胀阀的流通性能,以及在变工况条件下流量系数、制冷剂流量和系统制冷量的变化趋势。采用不同工质时,空调系统中的电子膨胀阀也要作相应的更换,并计算出了相应的结构参数。关键词变频空调器
2、电子膨胀阀流量特性1前言自编程序,对原工质为R22的电子膨胀阀采用R410a后进行计算,得出了采用R22与R410a两变频空调器具有定速空调器无法比拟的优种不同工质的电子膨胀阀的流量特性的对比关[2]点,既能最大程度地满足节能的目的,又能满足舒系。适性要求。因此,对变频空调器的研究无论从理论上还是从实践上都具有重大意义。变频就要求2模型的建立制冷剂供液量的调节范围宽。而电子膨胀阀具有流量调节范围宽、控制精度高和适于电路控制等21物理模型特点,可以根据负荷变化而改变系统的流量,保证对于圆锥形阀
3、针(图1),当阀针开启度为h,蒸发器在很小的出口过热度下稳定工作,使空调阀针孔径为d,阀针锥角为时,其工质流通面积器的启动和变负荷动态特性大大改善。但有关电为:子膨胀阀流量特性的研究很少。以往的研究也都hA=hsin()(d-sin)仅限于R22,由于它对大气臭氧层的破坏作用,已2212被认为是不宜使用的制冷剂。蒙特利尔协定的Amax=d4通过更促进了寻找R22的替代工质工作的开展。目前,美国、日本等国倾向于在22kW以下的房间空调器中采用R410a代替R22制冷剂。因此R410a的应用将日
4、益广泛,但目前对采用R410a为工质的电子膨胀阀的流量特性的研究至今还没有报道。通过本文的研究可以给以后对工质为R410a的电子膨胀阀的流量特性的实验研究提供理论参考,为工质为R410a的空调系统选取电子膨胀阀提供理论依据。图1阀体本文结合空调系统,采用马丁侯方程对工当=36时,可以得出:质为R22的电子膨胀阀的流量特性进行了计算,A2568-h/hmaxh=Amax1568hmax其结果与上海理工大学的翁文兵等人的实验结果比较吻合[1]。同时又采用了日本制冷与空调协会22数学模型由于电子膨
5、胀阀的节流结构与热力膨胀阀相的ReinerTillner-RothJinli等人提出的针对R32同,故仍采用热力膨胀阀的数学模型,沿用水力学和R125等四种工质的纯态和混合态的专用方程,收稿日期:2000052952流体机械2000年第28卷第12期[3]公式来描述电子膨胀阀的流量特性。CD=002005+0634m=CDA2(P1-P2)式中制冷剂液体进口密度,kg/m3式中m制冷剂的流量,kg/sCD
6、流量系数3计算结果及分析2A阀的流通面积,m3进口制冷剂液体密度,kg/m31流量系数与运行工况的关系P1制冷剂进口压力,Pa由选用的数学模型可知流量系数Cd与膨胀P2制冷剂出口压力,Pa阀的结构参数没有关系。图2表示结构参数d=美国Detroit公司的DDWile提出了流量系05mm、=36、120个脉冲时流量系数CD随工况数的经验公式:变化的关系。图2流量系数随工况变化的关系曲线d=05mm,=36由计算结果可知,两种工质的流
7、量系数CD结构参数无关。因此,对于不同工质的制冷空调都随蒸发温度te及冷凝温度tk的升高而下降,但系统,膨胀阀要根据具体工质的热力性质选取。受蒸发温度变化的影响程度比较小,受冷凝温度32制冷剂流量与结构参数及运行工况的变化的影响比较大。R410a系统的流量系数随冷关系凝温度的变化量是R22系统的变化量的2倍。流图3表示运行工况不变时,制冷剂流量随结量系数随过冷度tb的增加而有所上升,同样,构参数的变化情况。图4表示结构固定,制冷剂R410a受过冷度的影响要大于R22。由此可以看流量随工况的变化情况。出,
8、流量系数仅与工质的物性有关,而与膨胀阀的图3制冷剂流量随结构参数的变化曲线tk=50,tb=5,te=72由计算结果可知,当阀针锥角增大时,流通面时,流量随脉冲数的增加成线性增加。我们引入积减小,因此流量减小,但影响比较小。当孔径增敏感度分析的方法,可以看出流量对孔径和脉冲大时,流量成线性增加。对于圆锥阀,制冷剂流量数的敏感度比较大,在做分析计算时,这两个参数与孔径近似成二次方关系。当孔径和锥角不变
