短管节流件的流量特性_范晓伟
制冷设备中节流装置的介绍及特点
制冷设备中节流装置的介绍及特点在冷库制冷系统中的四大部件中，节流装置是其一，功能使它有自己的作用。
首先，对高压液体制冷剂进行节流降压，保证冷凝器和蒸发器之间的压力差，以便使蒸发器中液体制冷剂在要求的低压下蒸发吸热，从而达到制冷降压的目的；同时，使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热，冷凝。
其次，调整供入蒸发器的制冷剂的流量，以适应蒸发器热负荷的变化，使制冷装置更加有效的运转。
针对节流机构有控制进入蒸发器的液态制冷剂质量流量的功能，所以有时也叫流量控制机构。
还有，它使高压液态制冷剂节流降压，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀成湿蒸气，因此也叫节流阀或膨胀阀。
常用的节流机构有以下几种：手动式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力式膨胀阀以及毛细管等一、手动式膨胀阀动式膨胀阀的结构和普通截止阀相似，只是它的阀芯为针形锥体或具有Ⅴ形缺口的锥体。
阀杆采用细牙螺纹，在旋转手轮时，可使阀门的开启度缓慢地增大或碱小，保证良好的调节性能。
它的显著特点是不易坏。
管理人员可根据蒸发器的热负荷的变化和其它因素的影响，要手动调整膨胀阀的开度，因此，管理麻烦，且需要较高的经验，在最近多采用自动膨胀阀，而手动膨胀阀只用在旁通管上，作为辅助作用。
二、浮球式膨胀阀浮球式膨胀阀多用于满液式蒸发器，这种蒸发器要求液面保持一定的高度，正符合浮球式膨胀阀的特点。
根据液态式制冷剂流动情况不同，它可以分为直通式和非直通式两种，它们各有优缺点。
直通式膨胀阀供给蒸发器的液体，首先全部经过浮球室，然后通过液体平衡管进入蒸发器，所以它有结构简单的特点，但是浮球室的液面波动较大，对阀芯的冲击力也较大，阀芯容易损坏；处次之外，还需要较大口径的平衡管。
非直通式浮球膨胀阀，阀门机构在浮球室外，节流后的制冷剂不经过浮球室，而是沿管道直接进入蒸发器，所以，浮球室液面平稳，但在构造和安装上复杂。
三、热力式膨胀阀与浮球式膨胀阀不同，它不是通过控制液位，而是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制供入蒸发器的制冷剂流量。
节流短管在大容量空调机组中的应用_李敏华
节流短管通 常 指 的 是 长 度 和 内 径 比 （Ｌ／Ｄ）在 ３～２０之间的细管 段（见 图 ２），其 工 作 原 理 类 似 于 毛细管，通 过 短 管 内 的 细 小 通 道 的 限 流 作 用 实 现 制冷剂流经短管前后形成节流降压 。 ［１］
图 １ 传 统 分 液 器 的 应 用 示 意 图
大容量空调机的蒸发器具有分路数多的特 点，而且因结构的原 因，蒸 发 器 的 迎 面 风 速 通 常 也 不太均匀。 而 蒸 发 器 的 分 路 数 越 多、迎 面 风 速 分 布越不均 匀，其 进 口 制 冷 剂 的 分 液 均 匀 性 也 越 难 控制。蒸发器分液不均造成的直接后果就是蒸发 器换热面积利用率 不 足、蒸 发 温 度 偏 低、整 机 能 效 比降低，严 重 的 分 液 不 均 甚 至 可 能 使 压 缩 机 产 生 液 击 ，长 期 运 行 容 易 烧 毁 压 缩 机 。
第４期
李敏华 等：节流短管在大容量空调机组中的应用
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多路盘管 并 联 的 形 式，这 样 一 方 面 可 以 达 到 最 佳 的换热效 果，另 一 方 面 可 以 保 持 最 佳 的 制 冷 剂 流 速 ，并 把 压 力 降 限 制 在 一 定 的 范 围 内 。
多 回 路 蒸 发 器 一 般 需 要 配 置 分 液 器，其 作 用 就是把从 节 流 器 出 来 的 制 冷 剂 两 相 混 合 物 均 匀、 等 量 地 分 配 到 蒸 发 器 各 路 盘 管 中 （见 图 １）。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｏｒｔ ｔｕｂｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｏｒ ｉｎｔｏ ｈｉｇｈ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｕｎｉｔ
节流式流量计对流体的性质和状态的要求
节流式流量计对流体的性质和状态的要求
本文由提供
采用节流装置的差压式流量计通常由能将流体流量转换成差压信号的节流装置及测量差压并显示流量的差压计组成，安装在流通管道中的节流装置也称“一次装置”，它包括节流件、取压装置和前后直管段。
显示装置也称“二次装置”，它包括差压变送器、流量积算仪等仪表。
使用标准节流装置时，对于流体的性质和状态必须要求满足以下几个条件：
1.流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道。
2.流体必须是牛顿流体，即在物理上和热力学上是均匀的、单相的，或者可以认为是单相的，包括混合气体、溶液和分散性粒子小于0.1微米的胶体，在气体中有不大于2%(质量成分)均匀分散的固体微粒，或液体中有不大于5%(体积成分)均匀分散的气泡，也可认为是单相流体，但其密度应取平均值。
3.流体流经节流件时不发生相交。
4.流体流量不随时间变化或变化非常缓慢。
5.流体在流经节流件以前，流束是平行于管道轴线的无旋流。
采用标准节流装置的流量计不适用于动流和临界流的流量测量。
调节阀的三个流量特性
调节阀的流量特性
调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。
理想流量特性有：
1、等百分比特性
等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。
所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。
2、线性特性线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。
单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。
流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。
3、抛物线特性
流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。
三种理想流量特性各有优缺点，不多说了。
阀门的流量特性，一般在特定开度比如30Q70%,会更加接近理想流量特性。
所以在调节阀计算时，要多和厂家沟通，必要时相应的做变径。
节流孔板流量计结构特点
节流孔板流量计结构特点节流孔板流量计由抽采瓦斯管路中加的一个中心开孔的节流板、孔板两侧的垂直管段和取压管等组成。
当气体流经管路内的孔板时，流束将形成局部收缩，在全压不变的条件下，收缩使流速增加、静压下降，在节流板前后便会产生静压差。
在同一管路截面条件下，气体的流量越大，产生的压差也越大，因而可以通过测量压差来确定气体流量。
节流孔板流量计结构特点1、环室取压标准孔板：属标准孔板。
由于实现了环室取压，提高了测量精度，缩短了安装时所需较小直线管段长度，可在各部门普遍应用。
2、小口径孔板：属非标准孔板。
用于测量10毫米至50毫米管径内流体的测量。
3、双重孔板：是由相互按一定距离安装在直管道中的两块标准孔板组成。
依流束方向而言，前面的孔反称为辅孔板，后面的孔板称为主孔板。
辅孔板的截面比m1大于主孔板的截面比m。
两块孔板构成了类似带液壁的喷咀。
它用于低雷诺数流体或高粘度的流量测量。
4、圆缺孔板：属非标准孔板，适用于脏污的、或有气泡析了的、或含有固体微粒的流体流量的测量，其测量精度较低。
5、锥形入口孔板：属非标准孔板。
圆形锥与中心线夹角呈45°，这种锥形入口孔板能适用于雷诺数很低的场合，但管道尺寸不得小于25毫米。
6、角接单独钻孔取压标准孔板：属标准孔板。
当管径在400毫米以上时,多采用此种形式。
取压方式为法兰单独钻孔取压、圆形均压环取压或方形均压环取压。
孔板形式可为带柄孔或非标准的圆缺孔板等。
7、法兰取压标准孔板：属标准孔板。
它不论管道直径大小，其上、下游取压孔中心均位于距孔板两侧端面各式各1时(25.5mm)处，炼油系统普遍采用此种形式。
8、径距取压标准孔板：属标准孔板。
取压方式为管道取压。
上游取压孔中心位于孔板前面一倍管道内径处。
下游取压孔中心位于距离孔板后端面为管内径之半的地方。
综合以上八点，大家对节流孔板流量计应该都有一定的了解。
详解流量控制阀
分流集流阀
分流阀
集流阀
分流集流阀
既能保持两相
欲使两相同
欲使两相同尺 同尺寸执行元件供油时
尺功寸的执行元件在供 寸的执行元件在回油 同步，又能保持回油时
能 油时保持同步动作， 时保持同步动作，可 同步可采用分流集流阀。
可采用一个分流阀给 采用一个集流阀收集
分流集流阀有
两者供油。
两者的回油。
分流工作状态和集流工
流量控制阀
流量控制阀是通过改变节流口通流断面的大小，以改变局部 阻力，从而实现对流量的控制。流量控制阀有节流阀、调速阀和分流 集流阀等。
节流阀
图形符号： 常见的几种节流口形式：
针式节流口、三角槽式节流口、
转槽式节流口
1-阀体 2-阀心 3-调节螺钉 4-阀套 5-阀心上的 螺旋断面 6-阀口
流量特性： 节流阀的节流口一定时，其
而变，而节
P = P1-P3)
流阀就无恒流功能。比较下列曲线可见两者的区别。
调速阀可理解为两个串联节流口组成，Ⅰ为固定节流，Ⅱ为可变 节流口。执行元件工作时，流量 Q 稳定流过。
外负载 F 若减小，两个串联节流口的流量 Q 将会增大。这时如 果能够及时且自动地减小节流口Ⅱ的开度，使流量重回到原来的稳定 值 Q。要做到这些就必需自动地保持（P2-P3）不变。
程限位装置 4-节流阀部分 5-节流 降减少，使 p2 也增大，从而使节流
口
阀压差△p=p2-p3 保持不变；反之亦
调速阀由两部分组成，一是 然，这样就使调速阀的流量不受其
节流阀部分，二是定差减压阀部分，压差 变化的影响，而保持恒定。
两部分串联而成。
原理说明：
通过阀的流量，不随阀前后的压差ΔP(Δ
制冷设备中几种节流装置介绍及特点
制冷设备中几种节流装置介绍及特点在制冷行业中，节流装置是一个非常重要的组件，它们可以管理制冷剂在制冷循环中的流量，从而控制制冷系统的效率和性能。
在本文中，我们将介绍几种常见的制冷设备中使用的节流装置，并分析它们的特点和适用范围。
毛细管节流装置毛细管节流装置是一种简单、经济、可靠的节流装置，广泛用于小型制冷系统中。
它通常由一条直径较细的铜管或不锈钢管组成，管道的长度和内径会根据制冷系统的要求进行调整。
制冷剂在通过毛细管管道时，会受到管道内部表面张力和流体阻力的影响，而导致其流速降低，这样就可以达到节流的效果。
毛细管节流装置的优点是结构简单，价格低廉，并且可以在不同环境温度下使用。
但是，它在大型制冷系统中使用效果不佳，而且容易受到制冷剂的堵塞和冷凝的影响。
喷嘴节流装置喷嘴节流装置是通过在制冷系统中增加喉管或者喷嘴来完成节流的效果。
它可以根据不同的需求进行调整，从而使得制冷系统能够满足不同的工作条件。
喷嘴节流装置的优点是可以采用不同的喷嘴来满足不同的流量需求，而且可以在高压和低压制冷系统中使用。
但是，喷嘴节流装置也存在缺点。
它容易受到制冷剂的损坏和堵塞，而且需要进行定期的清洗和维护，否则可能会影响制冷系统的性能和寿命。
节流阀节流装置节流阀节流装置是一种利用可以调节开关的阀门来控制制冷系统中制冷剂的流量。
它是一种常见的节流装置，被广泛应用于工业和商业制冷系统中。
节流阀节流装置最大的优点是可以精确地控制制冷系统中制冷剂的流量和压力，这样可以确保制冷系统的效率和性能。
不过，在使用节流阀节流装置时，需要特别注意一些问题。
例如，当阀门处于部分开放状态时，可能会导致系统在过热或者过冷的状态下工作，从而影响系统的效率和性能。
此外，节流阀节流装置也需要进行定期的维护和清洗，以确保其性能和寿命。
综上所述，不同的制冷设备中可以选择不同的节流装置来满足不同的需求。
无论采用哪种方式，我们都需要认真考虑制冷系统的实际需求和工作条件，从而选择最合适的节流装置，并进行定期的维护和清洗。
一级消防工程师消防水力学知识
一级消防工程师消防水力学知识在消防领域，消防水力学知识是一级消防工程师必须掌握的重要内容。
它不仅关乎火灾扑救的效果，更是保障人民生命财产安全的关键。
接下来，让我们一同深入了解这一重要的知识领域。
消防水力学主要研究水在消防中的流动规律和特性。
首先，我们来谈谈水的物理性质。
水是一种常见的灭火剂，其具有较高的比热容，能够吸收大量的热量，从而降低火灾现场的温度。
此外，水的密度较大，在重力作用下能够有效地施加压力，有助于灭火。
水的流动特性在消防中至关重要。
水流的类型包括层流和紊流。
层流是指水流平稳、有序的流动状态；而紊流则是水流紊乱、不规则的流动状态。
在消防管道中，通常希望水流保持层流状态，以减少能量损失和压力降。
但在灭火过程中，紊流的冲刷作用更有利于灭火。
压力是消防水力学中的一个重要概念。
水压的大小直接影响着水的喷射距离和灭火效果。
消防系统中的压力来源主要包括消防水泵和高位水箱。
消防水泵能够提供强大的动力，将水压送至灭火设备；高位水箱则利用重力势能提供一定的水压。
在设计消防系统时，需要合理计算和分配压力，以确保在火灾发生时，各个部位都能获得足够的水压。
流量也是不可忽视的因素。
流量表示单位时间内通过某一截面的水量。
在消防系统中，需要根据建筑物的类型、面积和火灾危险等级等因素，确定所需的消防流量。
过大的流量可能会造成水资源的浪费，过小的流量则无法满足灭火需求。
接下来，我们说一说消防水枪和水带。
消防水枪是灭火的重要工具，其类型多样，如直流式水枪、喷雾式水枪等。
不同类型的水枪适用于不同的火灾场景。
直流式水枪能够喷射出强大的水流，适用于扑灭远距离的火灾；喷雾式水枪则可以形成细小的水雾，适用于冷却和扑灭易燃液体火灾。
水带则是连接消防水枪和消防栓的重要部件。
水带的材质、长度和直径都会影响水的输送效率。
在选择水带时，需要考虑其耐压能力、耐磨性和柔韧性等因素。
在消防水力学中，还有一个关键的概念是水头损失。
水头损失是指水流在管道中流动时，由于摩擦、阻力等因素而导致的压力降低。
过程测控技术_北京化工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程测控技术_北京化工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.相对误差是绝对误差与之比参考答案:标准测量值2.比例积分控制无法消除余差。
参考答案:错误3.为了分析系统的特性，首先假定给系统施加一个作用。
通常作用函数有：参考答案:斜坡函数_正弦函数_阶跃函数4.过热蒸汽温度控制系统常采用减温水流量作为操纵变量，由于控制通道的时间常数及纯滞后均较大，所以组成单回路控制系统就可以满足生产的要求。
参考答案:错误5.滞后时间，他表明信号对被测变量响应的快慢。
般是由测量装置的传动、间隙等因素造成的。
参考答案:错误6.容积式泵的排出平均流量与管路阻力无关，可以采用出口节流的方法来控制流量。
参考答案:错误7.纯滞后时间，他表示当被测变量发生变化后，测量信号要多长时间才发生变化。
一般由测量装置的容量因素造成的，如容积、电容、运动部件质量等。
参考答案:错误8.控制站也叫做现场控制站，其主要功能是完成生产过程变量(包括连续变量和开关变量)的测量与控制、将测量变量上传给：参考答案:操作员站和工程师站9.动圈式仪表的选用原则：参考答案:根据外部线路电阻的规定配接好相应阻值的电阻_新购置的动圈表投入使用之前，一定要断开仪表端子上的短接线_动圈式仪表是专为某种传感器设计的，选用时一定要注意与相应传感器配合使用_具有控制功能的动圈表，其控制方式有两位式控制、三位式控制、时间比例控制三种。
选用时需要注意动圈表的输出接点容量10.新购置的动圈表投入使用之前，一定要连接仪表端子上的短接线。
参考答案:错误11.对于不太重要的参数，例如中间储罐的液位、热量回收预热系统等，对这些参数的控制一般要求不太严格，可考虑采用比例控制，甚至采用开关控制。
参考答案:正确12.分程控制具有一定的自适应能力。
参考答案:错误13.比值控制系统的任务是将工艺上两个物料进行配比，使得物料量之间保持一定比例关系，工艺上规定的比值K与实施比值控制时仪表测量信号的比值是一回事。
空调器制冷原理-节流短管
节流短管
固定式短管节流阀 固定式节流阀主要用在单冷空调中，或者在分体空调中取代主毛细管，起 节流降压的作用。见下图
。
节流阀管外径: 3/8”（9.52）, ½”（12.7）。
外观
冷媒流向 A→B和B →A节流大小一样
节流短管
单向（活动式）短管节流阀 单向（活动式）短管节流阀管外径: 3/8”（9.52）, ½”（12.7） 单向滑动式节流阀多用于单冷或者冷暖机中起到正向节流、反向导通的作用。 类似于冷暖机念更新中辅助毛细管和单向阀组件。
冷媒B向流
节流短管
当冷媒由A端进入时，左端的阀芯打开，右端的阀芯与阀座闭合（阀芯与阀 座成密闭状态），从而迫使冷媒从右端阀芯小孔内流过，通过选择不同的 小孔尺寸的阀芯，达到预定的流量，而形成制热或制冷的其中一条回路 。
冷媒A向流入
节流短管
目前所有的短管节流阀及其派生产品
单向固 定式节 流阀组 件
（A→B管
双向（活动式）节流阀多用于冷暖空调机中起到制冷制热节流的作 用，它相当于取代了现有空调主、辅毛细管组件。A→B和B →A都 节流，但节流大小不同。
外观
A→B和B →A都节流，但节流大小不同
节流短管
当冷媒由B端进入时，右端的阀芯打开，左端的阀芯与阀座闭合（阀芯与阀座成 密闭状态），从而迫使冷媒从左端阀芯小孔内流过，通过选择不同的小孔尺寸 的阀芯， 达到预定的流量，而形成制热或制冷的其中一条回路。
每日一学大课堂
——空调系统原理《第十三章第18节》 空调系统原理《第十三章第 节 空调系统原理
海信科龙顾客服务部技术培训室
节流短管
随着原材料的上涨，空调行业成本压力越来越大，各大空调企业都加大 了节约成本方面的投入。铜价的上涨，使空调企业意识到节约空调器中铜 的使用量，从而节省成本的重要性。 因此，采用短管节流阀替代毛细管组件应用到空调上受到很大关注。由 于这种短管节流方式稳定性好，结构简单，性能优越，调节冷量范围广， 成本低，因此相对于毛细管有很大优势。
节流阀流量性能
C——节流系数，由节流口形状、油液流动状态、油液 性质等因素决定，具体通过实验得出 AT——节流口的通流截面面积 ψ——由节流口形状决定的节流阀指数，薄壁孔取0.5， 细长孔取1
q CAT p
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
根据上式可以看出，当通流截面积调整好后，随着 负载的变化，节流阀前后的压差也 会发生变化，使流 量不稳定。节流阀指数越大，压力差对流量的影响越大， 因此节流口制成薄壁孔比制成细长孔好。此外温度变化 会引起粘度系数的变化，系数C也会改变，导致流量的 变化，从结构上来说，细长孔的流量受油温影响较薄壁 孔受油温影响小。
节流机构流量特性的试验研究
节流机构流量特性的试验研究流量特性是一种重要的流体动力学特性，对于节流机构的性能评价、性能预测和设计评估具有重要作用。
随着多元化技术发展，节流机构的分类和应用也变得更加复杂。
然而，尽管已经有大量的研究和发展，节流机构的全局性能仍然缺乏准确的研究和分析。
因此，研究节流机构流量特性及其有效性，对节流机构的设计和开发具有重要意义。
二、试验目的本研究的主要目的是研究节流机构流量特性，并验证该特性在多种条件下的变化情况，并评估该特性在节流机构综合性能评估中的意义。
本研究的主要任务包括：1、确定研究范围，确定有效节流机构的流量特性的参数和变量；2、实施试验，收集节流机构流量特性的数据；3、结果分析，分析节流机构流量特性的变化规律；4、总结结论，提出不同变量下节流机构流量特性变化情况，并给出对应的设计参数；5、实践应用，使用试验结果确定节流机构的性能预测和性能评估。
三、实验原理节流机构的流量特性是流体运动的重要特性，它反映了流体与控制元件的相互作用。
它的变化取决于控制元件的形状、尺寸和结构特性，以及环境参数，如温度、压力和流体性质等。
为了研究节流机构流量特性，采用实验方法收集和分析有关数据，并结合实际、理论和数值模拟相结合，以实现准确的分析和评估。
实验装置由流量仪表、控制元件、涡轮测速器、流量变送器、电动给料泵等部件组成，实验以控制元件和流体参数两方面进行试验，以确定节流机构流量特性随着环境参数变化时的变化规律，并给出相应的设计参数。
四、实验方案本研究实验分为两个阶段，分别为室内实验和船舶实验。
室内实验通过流量变送器、电动调节器和涡轮测速器等元件实现对节流机构流量特性的实时测量，实验参数包括流体种类、压力、温度等，控制参数包括控制元件的形状、尺寸和位置等，最终定义出节流机构流量特性的变化规律并提出相应的设计参数。
船舶实验以船舶的实际环境下测量节流机构的流量特性，以检验室内实验的结果，检验节流机构流量特性在环境参数变化时的变化规律。
节流机构流量特性的试验研究
节流机构流量特性的试验研究
节流机构流量特性的试验研究是为了更好地了解和控制节流机构的性能而进行的一类
技术实验。
它主要通过检测、分析和记录节流机构内部的流量特性来确认机构的性能、安全、节能等。
针对每一种节流机构，此类实验都有不同的流量特性，这些特性主要包括流量压力特性、流量容积特性、流量温度特性、流量压差特性、流速特性等，其中流量压力特性又包
括瞬时压力特性、气流动力特性、过压特性等，流量容积特性一般指阀内容积特性，流量
温度特性指蒸发器及气流中温度特性，而流量压差特性一般指阀门的控制特性。
实验前要综合考虑环境条件、操作条件和节流机构的结构特性，制定良好的测试方案，并确定测试的具体流量要求，设定实验控制参数，妥善安排实验仪器及实验物料，确保实
验准确可靠。
实验时，要依据测量任务，合理选取流量参数，改变行程已达到试验要求，并要注意
节流机构的性能和安全性以及工作时的噪声、振动、温度升高等参数的变化，即检测和测
量瞬时压力，压力变化、温度变化、流量变化以及气流动力变化等参数，收集有关信息以
供分析。
最后，要进行综合的分析，以更好地了解研究对象的性能特性，以及在不同工况下的
特性，为未来正确使用节流机构及其关联系统提供必要的参考，从而提高机构的使用性能
和可靠性。
短管节流件的流量特性_范晓伟
第17卷 第2期郑州轻工业学院学报(自然科学版)Vol.17 No.2 2002年6月JO URNAL OF Z HENGZHOU INSTITUTE O F LIGHT INDUSTR Y (Natural Science)Jun.2002 收稿日期:2002-01-03基金项目:河南省科技攻关项目(9711212)作者简介:范晓伟(1966)),男,河南省渑池县人,中原工学院副教授,博士,主要从事制冷空调系统的优化和节能以及新型制冷循环的分析研究;龚毅(1954)),男,江苏省南通市人,郑州轻工业学院教授,西安交通大学博士研究生,主要从事制冷空调系统中的工程热物理问题和室内空气品质的研究.文章编号:1004-1478(2002)02-0033-04短管节流件的流量特性范晓伟1, 龚 毅2(1.中原工学院纺织工程系,河南郑州450007;2.郑州轻工业学院,河南郑州450002)摘要:制冷剂流经短管节流件时具有两相临界流动非均匀性、非平衡性的特点并存在阻塞情况,而影响质量流量的主要参数有上游压力、下游压力、过冷度或干度以及短管几何尺寸等.近年来有关制冷剂流经短管节流件的两相流动模型主要有由实验结果直接关联的半经验模型和基于一些假设而建立的分析模型,而它们都是针对某种工质而言的,不适应当前空调制冷及热泵系统所采用的工质种类较多的状况.因此,建立普适性好、在热力学参数变化较宽的范围内仍有较高精度的质量流量模型是有待进一步研究解决的问题.关键词:短管节流件;两相流动;质量流量中图分类号:TB61 文献标识码:A0 引言节流膨胀装置是制冷系统重要且不可缺少的组成部分,通常按照流通截面是否有变化将其分成定截面节流件和变截面节流件.短管节流件是指长度和内径比在3~20范围内、且内径<2mm 的细管段、同毛细管一样的定截面节流件.它的主要优点是价格低廉、可靠性好、便于安装更换,只要尺寸设计合理,变工况时能较好地进行自动补偿,并取消了热泵系统用于判别制冷剂流向所增设的检查阀等.短管节流件已被越来越多地用作汽车空调、家用空调及热泵中的膨胀节流装置,以控制系统中由高压侧冷凝器出口到低压侧蒸发器入口的制冷剂流量.在所涉及的空调制冷和热泵系统中,短管入口处制冷剂的状态一般为液相,出口则为低干度的汽液两相.为了正确预测给定工况下制冷剂流经短管节流件时的质量流量,就必须搞清质量流量与热力学状态参数和短管几何尺寸间的关系,建立起合适的计算模型.Aaron [1],Kim [2~4],Krakow [5],Kuehl [6],Mei [7],Obermeier [8]和Payne [9,10]等人曾分别针对一些制冷工质在可能的压力、过冷度或干度、过冷温度等热力学参数变化范围内,对不同几何尺寸和形状的短管节流件的流量特性进行了实验和理论研究.本文将主要讨论制冷工质流经短管节流件时的流动特性和影响质量流量的主要因素,并对现有的质量流量计算模型加以分析.1 制冷剂流经短管节流件时的流动特性制冷剂流经短管节流件时的流动特性,主要受进、出口状态参数和短管的形状与几何尺寸等因素的影响.在进口处为过冷液体时制冷剂流经短管的流动特性如图1所示.AB 区域处在较低的压差范围内,此时,工质为单相液体,流量与压差间呈现m ~($P )1/2关系.从B 点管内流体收缩面处开始,压力达到了上游温#34#郑州轻工业学院学报(自然科学版)2002年 度所对应的饱和压力,曲线呈现出不连续性.从B 到C 液体蒸发越来越多,不过该区域内管壁能够冷却蒸汽,流量与压差无关,该段称第一级阻塞区或第一级临界流动.达C 点后,管壁长度不再能完全冷却蒸汽,产生一种自由射流型流动,m 与$P 间又建立起1/2次方关系.在CD 区域,流型是蒸汽环绕液体核,尽管该区域液体压力低于饱和压力,但液体核速度较高阻止了沿短管长度方向蒸汽的发生,液体核处于拟稳态或不平衡态,压力近似为下游压力.如果下游压力进一步降低,因液体表面张力阻止了气泡的形成,就会出现二次阻塞或第二级临界流动(参见图1中的DE 段,阻塞的位置在管子末端).图1 质量流量与压差间的关系 在空调制冷和热泵系统中,就其工况参数变化范围而言,蒸发器的蒸发压力较低,制冷剂基本处于第一级两相临界流动区域.按照单相流体临界流动的定义,即给定上游参数,降低下游压力所能得到的最大可能流量时的流动,此时将出现流动阻塞现象.然而,由于两相临界流动过程中的非均匀性和非平衡性造成一些新特点,出口截面的临界速度并不能像单相流体那样,以等同于两相均质流体音速的方法处理,它往往比过冷液体的音速低2个数量级.2 影响质量流量的主要因素为了使研究结果接近于实际,前人的实验研究主要针对常用的制冷剂CFC12,HCFC22以及它们的替代工质HFC134a,R407C(HFC32/HFC125/HFC134a 混合物,质量浓度按23%/25%/52%)和R410A(HFC32/HFC125混合物,质量浓度按50%/50%)等,所选择的参数范围基本覆盖了空调器及热泵的运行工况范围,参见表1.表1 前人的实验研究参数范围研究者制冷工质L/D 最大过冷度/干度上游压力/kPa 下游压力/kPa MeiHC FC227~1222.2e 744~1517*Krakow 和LinCFC122~713.9e 1099~1498158~220Aaron 和DomanskiHC FC225~2013.9e /10%1448~2006343~827Kuehl 和GoldschmidtHC FC228~1211.1e 1379~2060467~693Ki m 和O .NealHC FC225~2013.9e /10%1448~2006483~827Ki m 和O .NealCFC127~2013.9e /10%856~1326323~862Ki m 和O .NealHFC134a 7~2013.9e /10%896~1448323~862Payne 和O .NealR407C 6.5~23.211.1e /3.2%1524~2271630~770Payne 和O .Neal R410A 6.5~23.211.1e /3%2136~3176800~1100注:表中的*指上、下游压力差值;L/D 表示短管节流件的长度与直径比.影响制冷剂流经短管节流件时的质量流量的因素较多,而上游压力、下游压力、过冷度或干度以及短管几何尺寸等参数是影响质量流量的主要因素.2.1 上游压力的影响上游压力对质量流量的影响较大,随着上游压力的增加,质量流量近似线性地增加.不同的上游过冷度或干度条件下,上游压力的影响程度也不相同:过冷度较小时,上游压力的作用变弱,质量流量的变化程度相对降低;当进入短管的流体是汽液两相、干度较大时,质量流量对上游压力的变化较敏感,影响程度增大.2.2 下游压力的影响当下游压力大于上游温度所对应的饱和压力时,质量流量主要取决于下游压力;如果下游压力低于上游温度所对应的饱和压力,短管内将出现闪蒸,此时质量流量对下游压力的变化不敏感,流动发生阻塞,达到两相临界流动.这意味着质量流量在下游压力进一步降低时,基本不变.需指出的是在空调和热泵系统中,蒸发压力通常比上游温度所对应的饱和压力低得多.流动发生阻塞时,下游压力进一步降低会导致质量流量略有升高(幅度在1%~8%之间),文献[1~3,6]的实验研究中都发现了两相临界流动这一新特点.这可能与两相流动的复杂性及实验测量等因素有关,有待于从理论上深入探讨.2.3 上游过冷度及干度的影响上游过冷度及干度对质量流量的影响较为显著.在对HFC134a,HCFC22,CFC12,R410A,R407C 的质量流第2期范晓伟等:短管节流件的流量特性#35#量随上游过冷度及干度变化关系的实验研究中发现,它们有类似的变化曲线[1,2,9,10].入口处制冷剂过冷度增加,质量流量将增加.过冷度趋于0时,不同的上游压力下质量流量均趋于同一数值.当入口为两相状态时,入口处干度增加,质量流量降低.2.4几何尺寸的影响质量流量受短管直径的影响十分显著,相同长度的管子,随着管内径的增加,质量流量近似以直径的2次方~2.5次方增加.相同直径的管子,其长度对质量流量的影响是:长度增加,质量流量减少,而质量流量的变化幅度降低,则与沿程阻力系数的增加有关.3制冷剂流经短管时的两相流动模型制冷剂两相流动模型主要分为2类:一种是由实验结果直接关联的半经验模型,另一种是基于一些假设而建立的理论分析模型.3.1半经验模型大多数研究者所构造的模型是从单相流体流量公式出发,通过引入修正系数而得到的[2~4,9,10],一般需要大量实验数据进行拟合,而且每个公式只适用于特定的制冷剂和参数变化范围.虽然半经验模型法普适性差、形式复杂,但精度高且覆盖了单相和两相流动两种情况,是一种较为实用的方法,其具体表达式为: m=C t p#A S#2g ca Q(P up-P f)式中,C t p为两相干度修正系数,反映入口处干度及过冷度的影响;A S为短管截面积;g ca为单位换算常数;P f 为调整的下游压力,它并不是真实的下游压力,而是一个与上游过冷度相应的饱和压力、上游压力以及短管几何尺寸等参数有关的假拟压力;Q为短管入口的流体密度,当入口为两相状态时取饱和液体密度的值.3.2理论分析模型从理论上,由热力学第一、第二定律出发Obermeier推导出计算制冷剂两相临界流率公式[8],发现在给定的热力学状态,临界流率不是一个值而是一个范围,并给出了制冷剂R12,R134a和R152a流经短管节流件时的两相临界流率的最大值和最小值.但是,用其较准确地预测临界流率尚有一定困难.基于空调制冷和热泵的运行工况条件大多处于临界流动这一事实,Kim和O.Neal[4]针对HFC134a和HCFC22的实验结果同7种两相临界流动模型进行了比较.其中包括等焓、等熵、Sajben3种均相平衡模型(HEM),Wallis和Smith2种均相冻结流模型(HFM),Fauske和Moody非均相平衡模型(NE M)等.在出口干度为0.06~0.2范围内,2种均相冻结流模型计算结果相差甚小并与实验值吻合较好,其原因在于模型假设条件与此类流动现象较一致.均相冻结流模型所作的假设如下:流动是均相的即两相速度相同,且因时间不充分相间无质量传递.形式较简单的Wallis公式为G cr=-x5v g5P+(1-x)5v f5P-11/2式中,G cr为临界质量流率;x为出口干度;v g为汽相比容;v f为液相比容.该模型对其他工质是否有效尚需进一步验证.4结论随着我国国民经济的迅速发展,空调制冷及热泵的普及率不断提高,对短管节流件的研究十分必要.当前空调制冷及热泵系统所采用的工质种类较多,而目前文献中的质量流量计算公式均是针对某种工质而言的,因此,建立普适性好、在热力学参数变化较宽的范围内仍然有较高精度的质量流量模型是亟待解决的问题.参考文献:[1]Aaron D A,Domanski P A.E xperimentation analysis and correla tion of refrigerant-22flo w through short tube re-strictors[J].ASHRAE Trans,1990,96(1):729)742.[2]Kim Y,O.Neal D L.Two-phase flow of R-22through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1994,100(1):323)334.#36#郑州轻工业学院学报(自然科学版)2002年[3]Kim Y,O.Neal D L,Yuan X.Two phase flo w of HFC-134a and CFC-12through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1994,100(2):582)591.[4]Kim Y,O.Neal D L1A comparison of critical flow models for estimating two-phase flow HCFC22and HFC134athrough shor-t tube orifices[J].Int J Refrig,1995,18(7):447)455.[5]Krakow K I,Lin S.Refrigerant flow through orifices[J].ASHRAE Trans,1988,94(1):484)506.[6]Kuehl S J,Goldschmidt V W.Flow of R-22through shor-t tube restrictors[J].ASHRAE Trans,1992,98(2):59)64.[7]Mei V C.Short tube refrigerant restrictors[J].ASHRAE Trans,1982,88(2):157)169.[8]Ober meier E.Two phase critical flow-rates of refrigerants:Thermodynamic limits of flow rates in tube and orifices[J].Int J Refrig,1990,13(9):301)308.[9]Payne W V,O.Neal D L.Mass flo w characteristics of R407C through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1998,104(1):197)209.[10]Payne W V,O.Neal D L.Multiphase flo w of refrigerant R410A through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1999,105(2):66)74.Flow characteristics of short tubesFAN Xiao-wei1,GONG Yi2(1.De pt.o f T e xtile En g.,Zhongyuan Inst.of Tech.,Zhengzhou450007,China;2.Zhen gzhou Inst.o f Light Ind.,Zhengzhou450002,China)Abstract:The heterogeneity,the non-equilibrium and the blockage state which formed the features of two-phase critical flow are analyzed when refrigerants flow through short tubes and upstream pressure,do wnstream pressure,supercooled tem-perature or quality c oefficient and geometrical dimensions of shor-t tube orifices as the main parameters effects on mass flow rate are indicated.The refrigerant two-phase flo w models through short tubes in recent years mainly included the semiempirical models which are correlated directly with the experimental results and the analysis models which are built based on some assumptions.However,all of the m are individually applicable to certain refrigerant and not suitable for the situation of using too many kinds of refrigerants in air-conditioning,refrigerating and heat pump systems scope.Therefore it would be made further research to establish the mass flow rate models which possess good and general adaptability and higher precision within a wide range of the thermodyna mic parameter variation.Key words:short tube;two-phase flow;mass flow rate。
7.1节流口流量特性
产生堵塞的主要原因是： ①油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节 流缝隙处； ②由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子， 被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，因而影响 了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度 时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周 而复始，就形成流量的脉动;
节流口形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。
（2）油温变化对流量稳定性的影响
油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升 高使油的粘度降低时，流量Q就会增加。所以节流通道长 时温度对流量的稳定性影响大。 对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这 是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与 雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式
越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。
（3）阻塞对流量稳定性的影响
节流阀的阻塞现象
一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现 阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀 的开口只能很小,于是导致阻塞现象的出现。此 时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。
流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流 口的结构都有关。
·节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属，以 减小吸附层的厚度。
7.1.3
节流口的形式与特征 节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性
在很大程度上决定着流量控制阀的性能。 (1)直角凸肩节流口 本结构的特点是过流 面积和开口量呈线性结构 关系，结构简单，工艺性 好。但流量的调节范围较 小，小流量时流量不稳 定，一般节流阀较少使 用。 B h
D
h≤B；B — 阀体沉割槽的宽度。
直角凸肩节流口
(2)针阀式（锥形凸肩）节流口 特点：结构简单， 可当截止阀用。调节 范围较大。由于过流 断面仍是同心环状间 隙，水力半径较小， 小流量时易堵塞，温 度对流量的影响较 大。一般用于要求较 低的场合 。
管道中液流的特性流体特性
Δpλ =λ（l /d）ρv 2 /2
λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。
λ= f
（Re，Δ/ d ），Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对粗糙度。
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局部压力损失
液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小 和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的 压力损失称为局部压力损失。
通过管道的流量 q =（πd 4/128μl ）Δp
管道内的平均流速 v = (d 2/32μl )Δp
沿程压力损失 Δpλ =（64/Re)( l /d ) ρv 2 /2 =λ（l /d ）ρv 2 /2
λ为沿程阻力系数，实际计算时对金属管取λ= 75 / Re。
紊流时的沿程压力损失 ：
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▪ 减少气穴现象的措施
1、 减小阀孔前后的压力降，一般使压力比p1/p2＜3.5。
2、尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。 3、各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。 4、增强容易产生气蚀的元件的机械强度。
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多被用作调节流量的节流器。
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滑阀阀口
滑阀阀口可视为薄壁小孔，流经阀口的流量为
q＝CdπDxv(2Δp/ρ)1/2 式中 Cd－流量系数，根据雷诺数查图1－20 D－滑阀阀芯台肩直径 xv－阀口开度， xv＝2～4mm
n 锥阀阀口
n 锥阀阀口与薄壁小孔类似，流经阀口的流量为
即
ε＝1 时（最大偏心状态）
，其通过的流量是同心环形
间隙流量的2.5 倍。
因此在液压元件中应尽量使
配合零件同心。
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汽车空调用短管节流件设计校核软件的研制
汽车空调用短管节流件设计校核软件的研制
范晓伟;周义德;刘寅
【期刊名称】《制冷》
【年(卷),期】2004(23)2
【摘要】利用VB语言和Fortran语言混合编程技术,开发了适用于汽车空调器的短管节流件设计和校核计算软件.本文介绍了该软件的结构和功能,并举例说明了软件的使用方法.借助该软件,只需输入有关参数,便能自动完成计算并输出准确结果.【总页数】4页(P21-24)
【作者】范晓伟;周义德;刘寅
【作者单位】中原工学院,河南,郑州,450007;中原工学院,河南,郑州,450007;中原工学院,河南,郑州,450007
【正文语种】中文
【中图分类】TP311;TQ018
【相关文献】
1.短管节流件的流量特性 [J], 范晓伟;龚毅
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第17卷 第2期郑州轻工业学院学报(自然科学版)Vol.17 No.2 2002年6月JO URNAL OF Z HENGZHOU INSTITUTE O F LIGHT INDUSTR Y (Natural Science)Jun.2002 收稿日期:2002-01-03基金项目:河南省科技攻关项目(9711212)作者简介:范晓伟(1966)),男,河南省渑池县人,中原工学院副教授,博士,主要从事制冷空调系统的优化和节能以及新型制冷循环的分析研究;龚毅(1954)),男,江苏省南通市人,郑州轻工业学院教授,西安交通大学博士研究生,主要从事制冷空调系统中的工程热物理问题和室内空气品质的研究.文章编号:1004-1478(2002)02-0033-04短管节流件的流量特性范晓伟1, 龚 毅2(1.中原工学院纺织工程系,河南郑州450007;2.郑州轻工业学院,河南郑州450002)摘要:制冷剂流经短管节流件时具有两相临界流动非均匀性、非平衡性的特点并存在阻塞情况,而影响质量流量的主要参数有上游压力、下游压力、过冷度或干度以及短管几何尺寸等.近年来有关制冷剂流经短管节流件的两相流动模型主要有由实验结果直接关联的半经验模型和基于一些假设而建立的分析模型,而它们都是针对某种工质而言的,不适应当前空调制冷及热泵系统所采用的工质种类较多的状况.因此,建立普适性好、在热力学参数变化较宽的范围内仍有较高精度的质量流量模型是有待进一步研究解决的问题.关键词:短管节流件;两相流动;质量流量中图分类号:TB61 文献标识码:A0 引言节流膨胀装置是制冷系统重要且不可缺少的组成部分,通常按照流通截面是否有变化将其分成定截面节流件和变截面节流件.短管节流件是指长度和内径比在3~20范围内、且内径<2mm 的细管段、同毛细管一样的定截面节流件.它的主要优点是价格低廉、可靠性好、便于安装更换,只要尺寸设计合理,变工况时能较好地进行自动补偿,并取消了热泵系统用于判别制冷剂流向所增设的检查阀等.短管节流件已被越来越多地用作汽车空调、家用空调及热泵中的膨胀节流装置,以控制系统中由高压侧冷凝器出口到低压侧蒸发器入口的制冷剂流量.在所涉及的空调制冷和热泵系统中,短管入口处制冷剂的状态一般为液相,出口则为低干度的汽液两相.为了正确预测给定工况下制冷剂流经短管节流件时的质量流量,就必须搞清质量流量与热力学状态参数和短管几何尺寸间的关系,建立起合适的计算模型.Aaron [1],Kim [2~4],Krakow [5],Kuehl [6],Mei [7],Obermeier [8]和Payne [9,10]等人曾分别针对一些制冷工质在可能的压力、过冷度或干度、过冷温度等热力学参数变化范围内,对不同几何尺寸和形状的短管节流件的流量特性进行了实验和理论研究.本文将主要讨论制冷工质流经短管节流件时的流动特性和影响质量流量的主要因素,并对现有的质量流量计算模型加以分析.1 制冷剂流经短管节流件时的流动特性制冷剂流经短管节流件时的流动特性,主要受进、出口状态参数和短管的形状与几何尺寸等因素的影响.在进口处为过冷液体时制冷剂流经短管的流动特性如图1所示.AB 区域处在较低的压差范围内,此时,工质为单相液体,流量与压差间呈现m ~($P )1/2关系.从B 点管内流体收缩面处开始,压力达到了上游温#34#郑州轻工业学院学报(自然科学版)2002年 度所对应的饱和压力,曲线呈现出不连续性.从B 到C 液体蒸发越来越多,不过该区域内管壁能够冷却蒸汽,流量与压差无关,该段称第一级阻塞区或第一级临界流动.达C 点后,管壁长度不再能完全冷却蒸汽,产生一种自由射流型流动,m 与$P 间又建立起1/2次方关系.在CD 区域,流型是蒸汽环绕液体核,尽管该区域液体压力低于饱和压力,但液体核速度较高阻止了沿短管长度方向蒸汽的发生,液体核处于拟稳态或不平衡态,压力近似为下游压力.如果下游压力进一步降低,因液体表面张力阻止了气泡的形成,就会出现二次阻塞或第二级临界流动(参见图1中的DE 段,阻塞的位置在管子末端).图1 质量流量与压差间的关系 在空调制冷和热泵系统中,就其工况参数变化范围而言,蒸发器的蒸发压力较低,制冷剂基本处于第一级两相临界流动区域.按照单相流体临界流动的定义,即给定上游参数,降低下游压力所能得到的最大可能流量时的流动,此时将出现流动阻塞现象.然而,由于两相临界流动过程中的非均匀性和非平衡性造成一些新特点,出口截面的临界速度并不能像单相流体那样,以等同于两相均质流体音速的方法处理,它往往比过冷液体的音速低2个数量级.2 影响质量流量的主要因素为了使研究结果接近于实际,前人的实验研究主要针对常用的制冷剂CFC12,HCFC22以及它们的替代工质HFC134a,R407C(HFC32/HFC125/HFC134a 混合物,质量浓度按23%/25%/52%)和R410A(HFC32/HFC125混合物,质量浓度按50%/50%)等,所选择的参数范围基本覆盖了空调器及热泵的运行工况范围,参见表1.表1 前人的实验研究参数范围研究者制冷工质L/D 最大过冷度/干度上游压力/kPa 下游压力/kPa MeiHC FC227~1222.2e 744~1517*Krakow 和LinCFC122~713.9e 1099~1498158~220Aaron 和DomanskiHC FC225~2013.9e /10%1448~2006343~827Kuehl 和GoldschmidtHC FC228~1211.1e 1379~2060467~693Ki m 和O .NealHC FC225~2013.9e /10%1448~2006483~827Ki m 和O .NealCFC127~2013.9e /10%856~1326323~862Ki m 和O .NealHFC134a 7~2013.9e /10%896~1448323~862Payne 和O .NealR407C 6.5~23.211.1e /3.2%1524~2271630~770Payne 和O .Neal R410A 6.5~23.211.1e /3%2136~3176800~1100注:表中的*指上、下游压力差值;L/D 表示短管节流件的长度与直径比.影响制冷剂流经短管节流件时的质量流量的因素较多,而上游压力、下游压力、过冷度或干度以及短管几何尺寸等参数是影响质量流量的主要因素.2.1 上游压力的影响上游压力对质量流量的影响较大,随着上游压力的增加,质量流量近似线性地增加.不同的上游过冷度或干度条件下,上游压力的影响程度也不相同:过冷度较小时,上游压力的作用变弱,质量流量的变化程度相对降低;当进入短管的流体是汽液两相、干度较大时,质量流量对上游压力的变化较敏感,影响程度增大.2.2 下游压力的影响当下游压力大于上游温度所对应的饱和压力时,质量流量主要取决于下游压力;如果下游压力低于上游温度所对应的饱和压力,短管内将出现闪蒸,此时质量流量对下游压力的变化不敏感,流动发生阻塞,达到两相临界流动.这意味着质量流量在下游压力进一步降低时,基本不变.需指出的是在空调和热泵系统中,蒸发压力通常比上游温度所对应的饱和压力低得多.流动发生阻塞时,下游压力进一步降低会导致质量流量略有升高(幅度在1%~8%之间),文献[1~3,6]的实验研究中都发现了两相临界流动这一新特点.这可能与两相流动的复杂性及实验测量等因素有关,有待于从理论上深入探讨.2.3 上游过冷度及干度的影响上游过冷度及干度对质量流量的影响较为显著.在对HFC134a,HCFC22,CFC12,R410A,R407C 的质量流第2期范晓伟等:短管节流件的流量特性#35#量随上游过冷度及干度变化关系的实验研究中发现,它们有类似的变化曲线[1,2,9,10].入口处制冷剂过冷度增加,质量流量将增加.过冷度趋于0时,不同的上游压力下质量流量均趋于同一数值.当入口为两相状态时,入口处干度增加,质量流量降低.2.4几何尺寸的影响质量流量受短管直径的影响十分显著,相同长度的管子,随着管内径的增加,质量流量近似以直径的2次方~2.5次方增加.相同直径的管子,其长度对质量流量的影响是:长度增加,质量流量减少,而质量流量的变化幅度降低,则与沿程阻力系数的增加有关.3制冷剂流经短管时的两相流动模型制冷剂两相流动模型主要分为2类:一种是由实验结果直接关联的半经验模型,另一种是基于一些假设而建立的理论分析模型.3.1半经验模型大多数研究者所构造的模型是从单相流体流量公式出发,通过引入修正系数而得到的[2~4,9,10],一般需要大量实验数据进行拟合,而且每个公式只适用于特定的制冷剂和参数变化范围.虽然半经验模型法普适性差、形式复杂,但精度高且覆盖了单相和两相流动两种情况,是一种较为实用的方法,其具体表达式为: m=C t p#A S#2g ca Q(P up-P f)式中,C t p为两相干度修正系数,反映入口处干度及过冷度的影响;A S为短管截面积;g ca为单位换算常数;P f 为调整的下游压力,它并不是真实的下游压力,而是一个与上游过冷度相应的饱和压力、上游压力以及短管几何尺寸等参数有关的假拟压力;Q为短管入口的流体密度,当入口为两相状态时取饱和液体密度的值.3.2理论分析模型从理论上,由热力学第一、第二定律出发Obermeier推导出计算制冷剂两相临界流率公式[8],发现在给定的热力学状态,临界流率不是一个值而是一个范围,并给出了制冷剂R12,R134a和R152a流经短管节流件时的两相临界流率的最大值和最小值.但是,用其较准确地预测临界流率尚有一定困难.基于空调制冷和热泵的运行工况条件大多处于临界流动这一事实,Kim和O.Neal[4]针对HFC134a和HCFC22的实验结果同7种两相临界流动模型进行了比较.其中包括等焓、等熵、Sajben3种均相平衡模型(HEM),Wallis和Smith2种均相冻结流模型(HFM),Fauske和Moody非均相平衡模型(NE M)等.在出口干度为0.06~0.2范围内,2种均相冻结流模型计算结果相差甚小并与实验值吻合较好,其原因在于模型假设条件与此类流动现象较一致.均相冻结流模型所作的假设如下:流动是均相的即两相速度相同,且因时间不充分相间无质量传递.形式较简单的Wallis公式为G cr=-x5v g5P+(1-x)5v f5P-11/2式中,G cr为临界质量流率;x为出口干度;v g为汽相比容;v f为液相比容.该模型对其他工质是否有效尚需进一步验证.4结论随着我国国民经济的迅速发展,空调制冷及热泵的普及率不断提高,对短管节流件的研究十分必要.当前空调制冷及热泵系统所采用的工质种类较多,而目前文献中的质量流量计算公式均是针对某种工质而言的,因此,建立普适性好、在热力学参数变化较宽的范围内仍然有较高精度的质量流量模型是亟待解决的问题.参考文献:[1]Aaron D A,Domanski P A.E xperimentation analysis and correla tion of refrigerant-22flo w through short tube re-strictors[J].ASHRAE Trans,1990,96(1):729)742.[2]Kim Y,O.Neal D L.Two-phase flow of R-22through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1994,100(1):323)334.#36#郑州轻工业学院学报(自然科学版)2002年[3]Kim Y,O.Neal D L,Yuan X.Two phase flo w of HFC-134a and CFC-12through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1994,100(2):582)591.[4]Kim Y,O.Neal D L1A comparison of critical flow models for estimating two-phase flow HCFC22and HFC134athrough shor-t tube orifices[J].Int J Refrig,1995,18(7):447)455.[5]Krakow K I,Lin S.Refrigerant flow through orifices[J].ASHRAE Trans,1988,94(1):484)506.[6]Kuehl S J,Goldschmidt V W.Flow of R-22through shor-t tube restrictors[J].ASHRAE Trans,1992,98(2):59)64.[7]Mei V C.Short tube refrigerant restrictors[J].ASHRAE Trans,1982,88(2):157)169.[8]Ober meier E.Two phase critical flow-rates of refrigerants:Thermodynamic limits of flow rates in tube and orifices[J].Int J Refrig,1990,13(9):301)308.[9]Payne W V,O.Neal D L.Mass flo w characteristics of R407C through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1998,104(1):197)209.[10]Payne W V,O.Neal D L.Multiphase flo w of refrigerant R410A through shor-t tube orifices[J].ASHRAE Trans,1999,105(2):66)74.Flow characteristics of short tubesFAN Xiao-wei1,GONG Yi2(1.De pt.o f T e xtile En g.,Zhongyuan Inst.of Tech.,Zhengzhou450007,China;2.Zhen gzhou Inst.o f Light Ind.,Zhengzhou450002,China)Abstract:The heterogeneity,the non-equilibrium and the blockage state which formed the features of two-phase critical flow are analyzed when refrigerants flow through short tubes and upstream pressure,do wnstream pressure,supercooled tem-perature or quality c oefficient and geometrical dimensions of shor-t tube orifices as the main parameters effects on mass flow rate are indicated.The refrigerant two-phase flo w models through short tubes in recent years mainly included the semiempirical models which are correlated directly with the experimental results and the analysis models which are built based on some assumptions.However,all of the m are individually applicable to certain refrigerant and not suitable for the situation of using too many kinds of refrigerants in air-conditioning,refrigerating and heat pump systems scope.Therefore it would be made further research to establish the mass flow rate models which possess good and general adaptability and higher precision within a wide range of the thermodyna mic parameter variation.Key words:short tube;two-phase flow;mass flow rate。