摘要：本文主要以實驗聯(lián)系理論分析的方法介紹了冰箱毛細管流量對制冷系統(tǒng)的影響，為冰箱制冷系統(tǒng)的毛細管流量設計提供經驗及指導。

關鍵詞：冰箱；節(jié)能；變頻；流量；研究

1 前言

一個完整的冰箱制冷系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器4個主要部件，毛細管是冰箱的主要節(jié)流裝置。選擇多少流量的毛細管決定其它3個主要部件壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器的工作狀態(tài)，是冰箱制冷系統(tǒng)中一個不能忽視的零部件。一個冰箱制冷系統(tǒng)選擇多大的毛細管流量合適，以前沒有系統(tǒng)對其進行研究，網上也很難找到這方面的資料，因此公司決定對毛細管流量與冰箱制冷系統(tǒng)的關系進行系統(tǒng)的研究。

2 研究方案

（1）研究對象：容積中等（300L）的風冷冰箱，生產量大且節(jié)能要求高；

（2）研究目的：研究現(xiàn)有制冷系統(tǒng)是否合適，節(jié)能、降成本方面是否還有優(yōu)化的空間；

（3）研究壓縮機選型：定頻壓縮機，3種制冷量，分別為100W、140W、170W（ASHRAE工況下的制冷量）。對應的氣缸容積分別為57cc、81cc、96cc；

（4）研究毛細管選型：大、中、小3種流量，分別為2.81 L/min、2.37 L/min、1.53 L/min（進出口壓差3.5（100kPa）），測試過程中通過電磁閥切換毛細管，避免移動冰箱位置改變對比的基礎條件，消除影響測試結果的不必要因素；

（5）實驗項目：耗電量測試。冰箱在25℃環(huán)境下空載測試，冷藏室溫度、冷凍室溫度布點按國家標準位置，為多點積分平均溫度。增加冷凝器和蒸發(fā)器進口、中間、出口的溫度布點；

（6）實驗報表：不同制冷量壓縮機與不同流量毛細管的耗電量對比表。

3 實驗數(shù)據(jù)

耗電量數(shù)據(jù)對比分析：

（1）大流量毛細管的3臺樣機平均耗電量為0.767kWh/d，中流量的平均耗電量為0.761kWh/d，小流量的耗電量平均為0.763kWh/d；

（2）大流量的平均耗電量最差，中流量的平均耗電量最好，但耗電量相差不大（相差0.8%）。

耗電量數(shù)據(jù)對比分析：

（1）大流量毛細管的3臺樣機平均耗電量為0.721kWh/d，中流量的平均耗電量為0.710kWh/d，小流量的耗電量平均為0.716kWh/d；

（2）大流量的平均耗電量最差，中流量的平均耗電量最好，耗電量相差較大（相差1.5%）。

耗電量數(shù)據(jù)對比分析：

（1）大流量毛細管的3臺樣機平均耗電量為0.654kWh/d，中流量的平均耗電量為0.640kWh/d，小流量的耗電量平均為0.633kWh/d；

（2）大流量的平均耗電量最差，小流量的平均耗電量最好，耗電量相差較大（相差3.3%）。

4 經驗總結及理論分析

（1）毛細管與壓縮機的關系：毛細管流量的選擇主要與壓縮機的制冷量有關，大制冷量壓縮機最佳耗電量時的流量需要大些，小制冷量壓縮機最佳耗電量時的流量需要小些；

對于同一臺冰箱，配用毛細管流量從很大變小的過程中存在兩個臨界點。一是冷凝器開始有液態(tài)制冷劑出現(xiàn)時的流量，定義為A流量；二是冷凝器未端開始有過冷出現(xiàn)時的流量，定義為B流量。A、B流量把流量區(qū)間分成>A、A～B、

在>A區(qū)域全是氣態(tài)制冷劑流過毛細管，冰箱無明顯制冷效果；

在A～B區(qū)域部分氣態(tài)和液態(tài)流過毛細管，毛細管流量越小氣態(tài)冷媒越少，對耗電量是有利；

在

一個冰箱制冷系統(tǒng)的制冷劑質量流量=壓縮機的氣缸容積*氣缸有效容積系數(shù)*壓縮機轉速/吸氣比容。

170W制冷量壓縮機耗電量測試時的工作參數(shù)如下：氣缸容積為96cc，氣缸工作時的有效容積系數(shù)為98%，壓縮機工作轉速為2950rpm，吸氣比容為704 L/kg（平均蒸發(fā)溫度-29℃），計算可得制冷劑質量流量為0.0394kg/min（0.67g/s）。

140W制冷量壓縮機耗電量測試時的工作參數(shù)如下：氣缸容積為81cc，氣缸工作時的有效容積系數(shù)為98%，壓縮機工作轉速為2950rpm，吸氣比容為675 L/kg（平均蒸發(fā)溫度-28℃），計算可得制冷劑質量流量為0.0347kg/min（0.58g/s）。

100W制冷量壓縮機耗電量測試時的工作參數(shù)如下：氣缸容積為57cc，氣缸工作時的有效容積系數(shù)為98%，壓縮機工作轉速為2950rpm，吸氣比容為647 L/kg（平均蒸發(fā)溫度-27℃），計算可得制冷劑質量流量為0.0255kg/min（0.43g/s）。

在耗電量測試時大制冷量的壓縮機相對于小制冷量的壓縮機的制冷劑質量流量大，其對應的A、B兩個臨界點的流量也大，因此大制冷量壓縮機最佳耗電量時的流量大些（相對于小制冷量壓縮機）。

（2）毛細管與冷凝器的關系：毛細管流量減小可以增加過冷度；

（3）毛細管與蒸發(fā)器的關系：毛細管流量減小可以降低蒸發(fā)溫度；

5 結語

從本次對毛細管流量與冰箱制冷系統(tǒng)的關系進行系統(tǒng)的研究的結果來看，毛細管流量對冰箱耗電量是有影響的，尤其是對小制冷量的壓縮機的耗電量影響較大。應用此次研究結果，我們對變頻冰箱的毛細管流量進行了優(yōu)化，優(yōu)化結果如下：

本成果不僅可用于降低耗電量，也可以用來降低冰箱壓縮機成本。

此次研究耗電量改善如此之大，對我們更好的應用變頻技術是一個重大突破。在研究之前，我們也沒有想到毛細管流量對變頻冰箱的耗電量影響這么大，也計劃以后對冰箱制冷系統(tǒng)進行更系統(tǒng)的研究。

作者簡介：

周萬文（1975～），男，湖南安仁人，1998年畢業(yè)于中南工業(yè)大學制冷專業(yè)，廣東奧馬冰箱有限公司研發(fā)中心制冷專家，研究方向：冰箱制冷、冰箱性能研究及冰箱變頻技術應用。