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毛细管是最简单的节流机构,通常一根直径为0.5—2.5mm,长度为1—3m的紫铜管就能使制冷剂节流、降温。目前,毛细管在家用电冰箱、窗式空调、小型立柜式空调器和去湿机中已被广泛使用。毛细管的结构十分简单,但制冷剂在管内的节流过程却极其复杂,这给制冷系统毛细管长度匹配带来了很大的难度。因此,合理匹配毛细管长度在系统设计过程中显得尤为重要。 关于毛细管内制冷剂的流动特性研究,虽然已经有很多学者进行了各方面的探索,但在毛细管长度设计上,仍没有一个非常健全的理论设计方法,更多的是靠实验来进行匹配。基于目前毛细管长度设计的现状,本文以小型制冷装置中常见的绝热毛细管和制冷剂R22为研究对象,做了以下工作: 1、研究制冷剂在绝热毛细管内的理论与实际流动过程,其中不仅考虑亚稳态现象的存在,还重点分析了制冷剂在实际流动过程中经常出现的临界流现象;关于临界流现象,本文详细介绍了不同学者的研究成果,为深入理解临界流现象提供了多角度视角。 2、运用两相漂移流数学模型,考虑亚稳态现象,同时重点考虑临界流现象,开发一个数值模拟程序,用于制冷系统设计过程中绝热毛细管长度的匹配。在绝热毛细管长度模拟程序开发过程中,重点确定制冷剂在流动过程中的实际气化压力、临界流量和绝热毛细管实际出口压力。 3、利用绝热毛细管长度模拟程序,对影响毛细管长度设计的各参数(如冷凝压力、毛细管入口过冷度、蒸发压力、质量流量和毛细管内径)进行分析,得出各参数对绝热毛细管长度的影响趋势;分析影响绝热毛细管实际出口压力的各参数,并得出影响趋势曲线。 4、搭建小型制冷装置毛细管特性研究实验台,测量毛细管内有关制冷剂流动特性的所有参数,用于绝热毛细管内制冷剂两相流特性研究;利用实验测量数据分析管长对绝热毛细管内制冷剂特性参数的影响;利用实验数据,验证绝热毛细管长度模拟程序的可靠性。