作為制冷系統(tǒng)的節(jié)流機(jī)構(gòu)，毛細(xì)管是最簡單的一種，因其價廉、選用靈活，故廣泛用于小型制冷裝置中，最近在較大制冷量的機(jī)組中也有采用。但在使用毛細(xì)管節(jié)流的時候，要注意毛細(xì)管長度的選擇，據(jù)此我們整理了一些常見理論計(jì)算方法，希望能夠幫到大家。
一、毛細(xì)管節(jié)流特點(diǎn)
毛細(xì)管是一根有規(guī)定長度的小孔徑管子，制冷系統(tǒng)中一般稱內(nèi)徑0.5～2mm左右，長度在1～4m范圍內(nèi)的紫鋼管為毛細(xì)管。它沒有運(yùn)動部件，在制冷系統(tǒng)中可產(chǎn)生預(yù)定的壓力降，一般用作電冰箱、空調(diào)機(jī)和小型冷庫的節(jié)流元件。
毛細(xì)管依據(jù)其流動阻力沿長度方向產(chǎn)生壓力降，來控制制冷劑的流量和維持冷凝器和蒸發(fā)器的壓差。當(dāng)有一定過冷度的制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管后，會沿著流動方向產(chǎn)生壓力和狀態(tài)變化，先是過冷液體隨壓力的逐步降低，先變?yōu)橄鄳?yīng)壓力下的飽和液體，這一段稱液相段，其壓力降不大，且呈線性變化；從出現(xiàn)第一個氣泡開始至毛細(xì)管末端，均為氣液共存段，也稱兩相流動段，該段內(nèi)飽和蒸汽含量沿流動方向逐漸增加，因此壓力降呈非線性變化，愈到毛細(xì)管的末端，其單位長度上的壓力降愈大。當(dāng)壓力降低至相應(yīng)溫度下的飽和壓力時，就要產(chǎn)生閃發(fā)現(xiàn)象，使液體自身蒸發(fā)降溫，也就是隨著壓力的降低，制冷劑的溫度也相應(yīng)降低，既降低至相應(yīng)壓力下的飽和溫度。
在內(nèi)徑及長度已確定后，毛細(xì)管的流量主要受進(jìn)、出口兩側(cè)，即高、低壓兩端壓力差大小的影響，并且與制冷劑液體過冷度大小、含閃發(fā)氣體多少以及管彎曲程度、盤繞圈數(shù)等也有關(guān)。因此機(jī)組系統(tǒng)一定時，不能任意改變工況或更換任意規(guī)格的毛細(xì)管。
據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，在同樣工況和同樣流量條件下，毛細(xì)管的長度與其內(nèi)徑的4.6次方近似成正比，即：
F1/F2=（D1/D2）^4.6
L1/L2=（D1/D2）^4.6
對于毛細(xì)管直徑，現(xiàn)在主要是用ID：0.4—2.5mm，在一些大的系統(tǒng)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(tǒng)的節(jié)流主要還是在膨脹閥上，分配管上的只能算是壓力損失。
當(dāng)環(huán)境溫度升高或制冷劑充加量過多時，冷凝器壓力變高，毛細(xì)管流量增大會使蒸發(fā)器壓力及蒸發(fā)溫度隨之升高。反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低或制冷劑充注量不足時，冷凝器壓力變低，毛細(xì)管流量減小會使蒸發(fā)器壓力及蒸發(fā)溫度隨之降低，導(dǎo)致制冷量下降，甚至降不到所需的溫度。 因此，采用毛細(xì)管的制冷設(shè)備，必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制制冷劑的充加量。
例如200L左右的電冰箱加R12量在150克左右，上下偏差不大于5克。一般系統(tǒng)的首次充液量M可近似按下式確定：
m=20+0.6V （克）
式中：V，蒸發(fā)盤管內(nèi)容積(cm3) 一般冰箱用內(nèi)徑為0.5mm、長度3m的紫銅毛細(xì)管。 一般空調(diào)用內(nèi)徑為1.42mm、長度450mm的紫銅毛細(xì)管。 （視實(shí)際情況調(diào)整）
二、毛細(xì)管通用計(jì)算
1、經(jīng)驗(yàn)公式
毛細(xì)管的計(jì)算公式到目前為止都不是很精確?，F(xiàn)介紹一種從管道阻力計(jì)算中推導(dǎo)出來的經(jīng)驗(yàn)公式。公式中的所取的摩阻系數(shù)采用勃蘭休斯公式，即
根據(jù)有關(guān)報(bào)導(dǎo)，此公式作為摩阻系數(shù)計(jì)算毛細(xì)管長度，更能接近實(shí)際。毛細(xì)管計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式如下：
式中 －壓力差（Pk-Pe），單位為Pa
Re——雷諾數(shù)，
L——毛細(xì)管長度，單位m
w——制冷劑流量，單位m/s
ρ——制冷劑密度，單位kg/m3
d——毛細(xì)管內(nèi)徑，單位m
2、類比法
由于毛細(xì)管的理論計(jì)算比較復(fù)雜，因此選配毛細(xì)管的方法，一般是用計(jì)算法（或圖解法）初步計(jì)算毛細(xì)管的直徑和長度，然后再用實(shí)驗(yàn)的方法以驗(yàn)證精確的直徑與長度。而實(shí)用上還可以采用一種所謂類比法。這是一種經(jīng)驗(yàn)方法，即參考比較成熟的同類產(chǎn)品進(jìn)行類比而選擇所需要的毛細(xì)管?？上葟囊呀?jīng)生產(chǎn)的老產(chǎn)品中挑選一種與所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品具有相同或相近的工況，然后按比例推算新產(chǎn)品所需毛細(xì)管的尺寸，然后加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。一般小系統(tǒng)，尤其是家用空調(diào)應(yīng)該經(jīng)常用該方法。
3、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
通過相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，可以看出，現(xiàn)國內(nèi)外毛細(xì)管的計(jì)算機(jī)方法的數(shù)學(xué)模型都很類似，主要區(qū)別在于一些公式的選取，現(xiàn)擇選其中一篇含金量較高文章如下，希望能參考其中的公式，編寫出毛細(xì)管計(jì)算的實(shí)用程序。最后在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行修正。 （節(jié)選《冰箱系統(tǒng)毛細(xì)管計(jì)算模型》，作者：趙曉宇、韓禮鐘、朱明善?！豆こ虩嵛锢韺W(xué)報(bào)》，1995.5，該課題為國家計(jì)委“八五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，曾于1994年l0月在浙江寧波召開的中國工程熱物理學(xué)會工程熱力學(xué)與能源利用學(xué)術(shù)會議上宣讀）
