R410A電子膨脹閥流量特性的實(shí)驗(yàn)研究摘要：本文電子膨脹閥的流量特性進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)測定了不同結(jié)構(gòu)的電子膨脹閥在不同工況下的流量特性。在考慮膨脹閥的流通面積、閥頭結(jié)構(gòu)、膨脹閥進(jìn)出口工況、制冷劑性質(zhì)等參數(shù)的影響下，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合了R410A在指定工況下的流量特性關(guān)聯(lián)式，獲得的關(guān)聯(lián)式與實(shí)際數(shù)據(jù)的相對偏差在-7.6%—0.5%之間。關(guān)鍵字：電子膨脹閥流量特性制冷劑1引言制冷系統(tǒng)中的節(jié)流機(jī)構(gòu)與壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器并稱為制冷系統(tǒng)的“四大件”，是制冷系統(tǒng)中必不可少的元件之一，起著節(jié)流降壓的作用。它直接控制著蒸發(fā)器制冷劑的流量和蒸發(fā)器出口的過熱度。節(jié)流機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)其它主要部件的良好匹配是改善系統(tǒng)運(yùn)行并適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷變化的基礎(chǔ)。由于毛細(xì)管和節(jié)流短管流通面均不可變，對于流量特性其影響因素相對較少。國內(nèi)外研究者對流量特性研究較多[1-5]，并總結(jié)了許多流量特性的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式。Wolf[5]等對以R22,R134A,與R410A為工質(zhì)的毛細(xì)管的流量特性提出了無量綱經(jīng)驗(yàn)公式。Melo[6]等對以R12,R134A,R600A為工質(zhì)的毛細(xì)管的流量特性提出了經(jīng)驗(yàn)公式。Kim[7]等人對以R22,R407C,R410A為工質(zhì)的不同形狀的毛細(xì)管流量特性提出了類似于Wolf的經(jīng)驗(yàn)公式。以上三家的經(jīng)驗(yàn)公式精度都較高。Aaron與Domanski[8]，Kim與O’Neal[9]針對以R22為工質(zhì)，Choi與Kim[10]針對以R410A為工質(zhì)的節(jié)流短管的流量特性提出了經(jīng)驗(yàn)公式，其公式精度較高。而對于其它可變節(jié)流面積的節(jié)流機(jī)構(gòu)—熱力膨脹閥和電子膨脹閥，影響流量特性的因素較多，目前鮮有述及。新型制冷劑如R134A、R407C和R410A等的使用，不僅對膨脹閥制造企業(yè)帶來了新的難題，對于膨脹閥的用戶也帶來了新的挑戰(zhàn)。隨著變頻空調(diào)的日益流行，電子膨脹閥的應(yīng)用越來越廣泛。與傳統(tǒng)的毛細(xì)管、節(jié)流短管以及熱力膨脹閥相比，電子膨脹閥調(diào)節(jié)精度高，調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。但是，目前對于電子膨脹閥流量特性的研究還很薄弱。仍然采用水力學(xué)公式對它進(jìn)行描述[11]：（1）式中：為制冷劑流量，為流量系數(shù)為流通面積，為進(jìn)口制冷劑的密度，、分別為膨脹閥進(jìn)出口壓力，迄今為止，對影響節(jié)流機(jī)構(gòu)流量特性的因素，眾家說法不一，甚至出現(xiàn)了相互矛盾的說法。Kim與O’Neal[12]認(rèn)為節(jié)流機(jī)構(gòu)的流量特性與節(jié)流機(jī)構(gòu)幾何特性，入口條件，出口壓力有關(guān)，并以此擬合出了節(jié)流短管的流量系數(shù)半經(jīng)驗(yàn)公式。Singh[13]等人認(rèn)為節(jié)流機(jī)構(gòu)的流量特性不僅與上述因素有關(guān)，還與制冷劑物性有關(guān)。市川常雄[18]認(rèn)為錐閥的流量系數(shù)與閥針的角度，閥的開度，節(jié)流通道直徑等因素有關(guān)。笠井浩爾對閥進(jìn)行了系統(tǒng)的進(jìn)行了研究[19],并得出線性閥的流量系數(shù)不僅與工質(zhì)的物性有關(guān),還與閥的幾何參數(shù)有關(guān)。Stone[20]認(rèn)為球閥的流量系數(shù)與雷諾數(shù)成指數(shù)關(guān)系：(2)、n的取值與閥的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。阿武芳朗[21][22]研究了熱力膨脹閥的流量特性后認(rèn)為流量系數(shù)與膨脹閥的幾何特性無關(guān)，而與制冷劑物性以及進(jìn)出口條件有關(guān)，并針對R22為制冷劑時(shí)提出了流量系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式：（3）式中：ρ－制冷劑液體進(jìn)口密度，kg/m3ν－制冷劑出口比容，m3/kg[23]則認(rèn)為流量系數(shù)僅僅與工質(zhì)的出口干度有關(guān)，并指出飽和的R12制冷劑液體通過薄刃銳孔節(jié)流時(shí)，實(shí)際流量與節(jié)流后的干度成線性反比。題本文通過敞建立基于應(yīng)液環(huán)法的飲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)溪，對新工倦質(zhì)載R410脖A融電子膨脹蹄閥的節(jié)流性特性進(jìn)行嶄研究，獲恥得了膨脹貢閥流量系妙數(shù)與閥體墾幾何結(jié)構(gòu)益，進(jìn)出口搞條件以及化制冷劑物躬性的關(guān)系遙。如2奧攀實(shí)驗(yàn)臺及諒電子膨脹煎閥試樣簡店介繁2.1代奪實(shí)驗(yàn)臺簡保介漫圖柿1貪為試驗(yàn)的夠原理圖。格圖中叨,碧實(shí)驗(yàn)臺的賞理論循環(huán)敬為忍1-賭2-型3-拾4-1碰樓，實(shí)際制扯冷系統(tǒng)循沸環(huán)溝為板6-倉5-酷2-常3-絲6尋。其須中建,巴4圓→紀(jì)1疑廊為制冷劑惜在磁力泵舉中壓力升誠高的過程壤；攀1蠻作→機(jī)2捆為低壓換畫熱器中加妻熱升溫過魔程定；教2站羅→嘩3躺烘為節(jié)流過稿程封；休3林栽→辣4榮壇為高壓換贏熱器中冷梨凝放熱過悅程聽；畢6葬盤→鑰5目鍋為制冷循軟環(huán)中壓縮痛機(jī)壓縮過楚程供；腳5重采→鈔2脊捏為制冷循淺環(huán)中冷凝科放熱過程夸；做2搬態(tài)→略3查辰為節(jié)流過倡程聲；奮3番勒→逢6搬功為制冷循船環(huán)蒸發(fā)器溫中蒸發(fā)過席程。車圖睜1泡暑實(shí)驗(yàn)臺原豈理圖拴實(shí)驗(yàn)控制劍的參數(shù)為揪電子膨脹舍閥前的溫桐度、壓力鼻。測試結(jié)針果為制冷趁劑流量，斑采用質(zhì)量悔流量計(jì)測鵝量。電子聯(lián)膨脹閥從游全關(guān)到全薄開檢為潑50則0妹脈沖，，撕開度閃由醒PL樸C過控制。閥積前溫度通緩過調(diào)節(jié)熱竄水泵變頻兩器頻率改牢變熱水循姓環(huán)流量來初獲得，閥詞后溫度和矩壓力可以達(dá)通過改變蜜乙二醇泵屆變頻器頻昂率來獲得挺。個(gè)2.2紐局實(shí)驗(yàn)參數(shù)侵設(shè)定翅本文題對其DP升F塑系列電子儀膨脹閥進(jìn)老行了實(shí)驗(yàn)帥，選取的分膨脹閥調(diào)有襯DPF1逢.蜓6省、授DPF1徒.遍8戰(zhàn)、每DPF2驅(qū).手0宵、潔DPF2疾.堵2呼四種膨脹它閥帶,窄膨脹閥的牙閥針、閥蛾座結(jié)構(gòu)如凍圖厚3菊。不同膨慶脹閥的閥毯針、閥座取參數(shù)不同揪。實(shí)驗(yàn)過置程中，將漸同一個(gè)閥編針安放在倚不同的閥敗中進(jìn)行了咬實(shí)驗(yàn)。侵根據(jù)國際忍標(biāo)準(zhǔn)，本面文測試工給況點(diǎn)：伸閥前壓力謎：窮23.9揮8皺1談、鍵27.0羨1息4永、貼30.3啊33ba獲r保，冷凝溫礦度笛：分4露0幕、布4菌5落、蘭50熟，過冷度蔬：謝1.5胃、可5挽、納10涼。蒸發(fā)溫厘度分別之為擇0株、戴5運(yùn)、藍(lán)10道；本試驗(yàn)騰中閥前溫晚度偏差可地控制野在膜±0.2泥；閥前、鐘閥后壓力室偏差控制蓮在晨±20k飄P委a逢；閥后溫察度偏差控底制翻在謝±1蓋。翼3蝦爸實(shí)驗(yàn)結(jié)果諸及分析淡將膨脹閥掠的開度依洪次增贊加泳5梁0叫脈沖資從秋10稀0曾脈沖比到留50駝0穩(wěn)脈沖，將饞工況穩(wěn)定挑在設(shè)定渾點(diǎn)副180半s留，記錄所貨測的質(zhì)量勸流量。蜜前人對毛沾細(xì)管、節(jié)淺流短管以思及膨脹閥搜的研究結(jié)中果表明鈔[5-1社0,12拾]胸，節(jié)流機(jī)貨構(gòu)的流量欄特性與節(jié)泉流機(jī)構(gòu)的薄進(jìn)口溫度榜、壓力，各出口壓力邊、干度，跑進(jìn)出口的準(zhǔn)壓力差，喘節(jié)流機(jī)構(gòu)癥的流通面聽積，節(jié)流廟機(jī)構(gòu)的結(jié)救構(gòu)參數(shù)等間因素有關(guān)化。因此本扒文選取鋸，夜，唯，或，藏，川，金，菌，廳，疤為變量對轟膨脹閥流陶量特性進(jìn)侵行關(guān)聯(lián)式撫擬合。可鋤以表示為興：（3）疑式中各項(xiàng)先意義如饞表禽1濤：表1脅閥座孔的染內(nèi)徑，計(jì)流通面積替的等效直萬徑躺突流通面駱積采鹽入口過冷軋度美襯進(jìn)口壓握力防旨進(jìn)出口壓洲力差龜出口干度鑰進(jìn)口密駕度渣爭進(jìn)口動力脈粘度僵進(jìn)口汽化于潛熱形臨界溫悟度跨季臨界壓軌力縫村本文選取盟，感，沿，企滴作為基本肯物理量。穗對男（竭3礦）式進(jìn)行賴量綱分析黃可得：（4）置至償?shù)囊饬x如永表歐2表2賠本文將肝（切4廟）式寫成鳥方程役（唯5氧）的形式墾：（5）卵本文基揪于護(hù)DPF1診.孔6足，塑DPF1兆.帥8芒，敘DPF2庫.股0壞，蠶DPF2脂.勾2咳四種閥的羊?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)羞擬合出了鵝如雕（蹈5驅(qū)）式形式贏的關(guān)聯(lián)式牢：(6)績并將關(guān)聯(lián)細(xì)式坊（松6驢）代對尺DPF2楚.勿2蘆閥座內(nèi)計(jì)置艱2.妄0臟閥針膨脹呢閥的實(shí)驗(yàn)檢數(shù)據(jù)進(jìn)行括驗(yàn)證，其讀關(guān)聯(lián)式與縱實(shí)驗(yàn)結(jié)果點(diǎn)的相對偏夏差如諸圖括3赤：勇圖版3榆攏關(guān)聯(lián)式相顛對偏差慧從暗圖榨3菜中可以看超出，關(guān)聯(lián)滾式與實(shí)驗(yàn)擔(dān)結(jié)果的相檔對偏差解在庭-7.6戲%烈—瞇0.5貢%叫之間，相菜對偏差較村小。4結(jié)論檢本文通過響液環(huán)法節(jié)夏流機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí)驗(yàn)臺，對貸不同閥頭面結(jié)構(gòu)的電物子膨脹閥公使岸用替R410芹A被為制冷劑離時(shí)在不同遞工況下的蠅流量特性雕進(jìn)行了實(shí)苦驗(yàn)研究。男在考慮不芳同流通面錘積、閥前犧工況、閥睡前物性、細(xì)閥前后壓島力差、閥秘后工況、字閥體結(jié)構(gòu)緊等參數(shù)的趁影響的情彈況下，擬醉合出了電荒子膨脹閥內(nèi)流量特性呼的關(guān)聯(lián)式眼。關(guān)聯(lián)式惕經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)冤證，相對太偏差簽在餃-7.6爛%栽—泥0.5揪%冒之間，能懂夠較準(zhǔn)確剃的描太述磚R410悉A熟在冷凝溫扁度諒40厘至毀50宏之間，過拼冷度剛在倒1.5塞至夕10顫之間，出熔口溫度柳在在0來至陣10陽之間經(jīng)過課電子膨脹奴閥的流量烘特性。參考文獻(xiàn)斃[1]菊Stab百ler放LA.累Theo礎(chǔ)rya據(jù)ndu銳seo萍fa擊capi饑llar淘ytu氏bef怒orl余iqui改dre控frig蛛eran漠tcon仍trol梢.Re模frig慌erat樓ing蹤Eng戒1948原;55(折1):5妹5類–核9.兩[2]俘LiR蘋Y,L聯(lián)inS銜,Ch乎enZ丸H.N抽umer吐ical猛mod壘elin儉gof于the炸rmod倘ynam渣icn親on-e頓quil竟ibri憲umfl厘owo蘇fre仿frig域eran男tth磚roug得hca澆pill惕ary幅tube惠s.A膛SHRA揭ETr旋ans巨1990喝;96(昆1):5云4壯2聰–堆9.序[3]踏Chen位ZH,瓶Li攀RY,容Lin非S,C嘗hen蓋ZY.翁Aco疤rrel練atio涌nfo訂rme淚tast肚able商flow皇of閉refr施iger追ant獲12t擾hrou此ghc在apil研l(wèi)ary劈tub做es.A歪SHRA樸ETr膛ans系1990譜;96(你1):5環(huán)5落0庫–集4助[4]蹄Wija補(bǔ)yaH蠶.Ad村iaba賴tic熔capi割llar貍ytu里bet層est亂data遣for鈔HFC背-134雞a.I牧n:P糠roce服edin松gso逮fth狡eIn罷t.R體efri例gera乞tion葉Con庸f.A揀tPu短rdue刪,We師stL錫afay齡ette湯,In掉dian頸a,U富SA;手1992睡.p.耕6賣3腥–體71.欺[5]壩Wolf踐DA,蝦Bit莊tle尤RR,裕Pate般MB.翻Adi盛abat走icc荒apil盼lary公tub咬epe花rfor樣manc爬ewit涂hal天tern桐ativ我ere泰frig體eran奔ts.宣ASHR陰AER慮P-76婆2,1燒995.雖[6]M民elo專C,F孔erre葬ira蟻RTS,到Net要oCB礙,Go嶺ncal企ves禍JM,考Meza浪vila突MM.頸Ane褲xper令imen米tal金anal患ysis帳of別adia辱bati凍cca劇pill射ary顆tube違s.A僵ppli蠻edT悲herm雅alE配ng19寫99;1妥9:66胳9僵–鎖94.離[7]K封imS貓G,K宅imM會S,R汪oST琴.Ex謊peri尚ment甚ali貌nves基tiga右tion擱of至thep蠶erfo扮rman廉ceo當(dāng)fR2捏2,R情407C冊,an厚dR4臭10A內(nèi)ins皆ever巷alc欲apil輸lary寺tub崇esf夏ora溫ir-c失ondi卻tion鍛er.持Int珠JRe霉frig季erat葡ion萬2002卸;25:瓶52禿1菊–脊31.怖[8]A療aron闊DA,禿Dom戶ansk貨iPA棟.Exp扎erim腿enta粥tion尿,an血alys稼is,圣and越corr住elat窄ion吐ofr弓efri茫gera棵nt-2睬2fl頃owt隊(duì)hrou劫ghs壽hort秀tube狗res閉tric餓tors浸.AS眾HRAE友Tra肺ns1朱990;漫96(1打):72傻9將–例42.歲[9]K罩imY竭C,乓O剪’鵝Neal霧DL.概Two屈-pha手sefl朵owo幅fR-卻22t委hrou易ghs湯hort浴tub勤eor遍ific必es.隊(duì)ASHR勇AET修r(nóng)ans箱199希4;10補(bǔ)0(1)切:32灘3淋–禍34.該[10]制Choi鋤Chu鵲ng,K體im.呀Age虹nera航lize凈dco握rrel跟atio付nfo淚rtwo值-pha不sef記low娃ofa護(hù)lter少nati蜂ver蘋efri憑gera訓(xùn)nts五thro巨ugh掠shor刃ttu岔beo和rifi日ces.大Int論erna穴tion炎alJ值ourn鑄alo爆fRef知rige奶rati遼on2累7(2歷004)柿39扔3桿–慰400刑[11]紛Yong題chan粒Kim孝,19雜94.妹援“輩Two-渠phas高eFl勞owo環(huán)fR-已134a躁and三R-1葛2th毀roug策h(yuǎn)Sh愈ort-舊Tube尊Ori救fice兄s稻”約,AS漏HRAE面Tra禁nsac扇tion廚s10啄0(pa銷rt2)絹,58婚2-59鄉(xiāng)1.頂[12]宗Kim站Y,碑O為’園Neal宗DL.耗Ase糊mi-e哄mpir假ical嶄mod肢elo過ftw均o-ph霜ase趁flow午of仗refr暖iger僅ant-丙134-換ath羅roug添hsh無ort該tube栗orif需ices介.Exp乖erim殺enta兼lTh魄erma玩lan篩dFl屑uid帆Scie嫩nce禍1994岸;9(4頂):42粥6定–國35.處[13]斃Sin功ghG掘M,H離rnja雕kPS罰,Bu獵llar芹dCW慚.Sem件i-em偏piri跪cal潮mode色lof旬ref昌rige業(yè)rant意R13掙4af歉low宮thro并ugh轎orif培ice斧tube福s.I襪nter鋼nati庫onal揉Jou富rnal鐮of貨HVAC溝&RR活esea則rch譯2001亞;7(3巴):24唉5當(dāng)–傲62.堵[14]免儉市川常坦雄典,磨蜜清水風(fēng)孝仿,伍ボペット形牟の流量卵系にっぃ夾て，機(jī)艇論影3哪1嗎卷恭22魄2弟號諷1965留,PP.夠317-枝319.招[15]施醉笠井浩乘爾枕,堪備丹ボすぺ懲ト弁の流柴量