空调4大件：毛细管的计算方法

作为制冷系统的节流机构，毛细管是最简单的一种，因其价廉、选用灵活，故广泛用于小型制冷装置中，最近在较大制冷量的机组中也有采用。但在使用毛细管节流的时候，要注意毛细管长度的选择，据此我们整理了一些常见理论计算方法，希望能够帮到大家。

一、毛细管节流特点

毛细管是一根有规定长度的小孔径管子，制冷系统中一般称内径0.5～2mm左右，长度在1～4m范围内的紫钢管为毛细管。它没有运动部件，在制冷系统中可产生预定的压力降，一般用作电冰箱、空调机和小型冷库的节流元件。

毛细管依据其流动阻力沿长度方向产生压力降，来控制制冷剂的流量和维持冷凝器和蒸发器的压差。当有一定过冷度的制冷剂进入毛细管后，会沿着流动方向产生压力和状态变化，先是过冷液体随压力的逐步降低，先变为相应压力下的饱和液体，这一段称液相段，其压力降不大，且呈线性变化；从出现第一个气泡开始至毛细管末端，均为气液共存段，也称两相流动段，该段内饱和蒸汽含量沿流动方向逐渐增加，因此压力降呈非线性变化，愈到毛细管的末端，其单位长度上的压力降愈大。当压力降低至相应温度下的饱和压力时，就要产生闪发现象，使液体自身蒸发降温，也就是随着压力的降低，制冷剂的温度也相应降低，既降低至相应压力下的饱和温度。

在内径及长度已确定后，毛细管的流量主要受进、出口两侧，即高、低压两端压力差大小的影响，并且与制冷剂液体过冷度大小、含闪发气体多少以及管弯曲程度、盘绕圈数等也有关。因此机组系统一定时，不能任意改变工况或更换任意规格的毛细管。

据有关实验表明，在同样工况和同样流量条件下，毛细管的长度与其内径的4.6次方近似成正比，即：

F1/F2=（D1/D2）^4.6

L1/L2=（D1/D2）^4.6

对于毛细管直径，现在主要是用ID：0.4—2.5mm，在一些大的系统中，也会有用ID6 的铜管作为分配管，虽然也要考虑制冷剂在管路的压降问题，但这类系统的节流主要还是在膨胀阀上，分配管上的只能算是压力损失。

当环境温度升高或制冷剂充加量过多时，冷凝器压力变高，毛细管流量增大会使蒸发器压力及蒸发温度随之升高。反之，当环境温度降低或制冷剂充注量不足时，冷凝器压力变低，毛细管流量减小会使蒸发器压力及蒸发温度随之降低，导致制冷量下降，甚至降不到所需的温度。 因此，采用毛细管的制冷设备，必须根据设计要求严格控制制冷剂的充加量。

例如200L左右的电冰箱加R12量在150克左右，上下偏差不大于5克。一般系统的首次充液量M可近似按下式确定：

m=20+0.6V （克）

式中：V，蒸发盘管内容积(cm3) 一般冰箱用内径为0.5mm、长度3m的紫铜毛细管。 一般空调用内径为1.42mm、长度450mm的紫铜毛细管。 （视实际情况调整）

二、毛细管通用计算

1、经验公式    

毛细管的计算公式到目前为止都不是很精确。现介绍一种从管道阻力计算中推导出来的经验公式。公式中的所取的摩阻系数采用勃兰休斯公式，即

根据有关报导，此公式作为摩阻系数计算毛细管长度，更能接近实际。毛细管计算的经验公式如下：

式中 －压力差（Pk-Pe），单位为Pa

Re——雷诺数，

L——毛细管长度，单位m

w——制冷剂流量，单位m/s

ρ——制冷剂密度，单位kg/m3

d——毛细管内径，单位m

2、类比法   

由于毛细管的理论计算比较复杂，因此选配毛细管的方法，一般是用计算法（或图解法）初步计算毛细管的直径和长度，然后再用实验的方法以验证精确的直径与长度。而实用上还可以采用一种所谓类比法。这是一种经验方法，即参考比较成熟的同类产品进行类比而选择所需要的毛细管。可先从已经生产的老产品中挑选一种与所设计的新产品具有相同或相近的工况，然后按比例推算新产品所需毛细管的尺寸，然后加以实验验证。一般小系统，尤其是家用空调应该经常用该方法。

3、计算机辅助设计   

通过相关文献的查阅，可以看出，现国内外毛细管的计算机方法的数学模型都很类似，主要区别在于一些公式的选取，现择选其中一篇含金量较高文章如下，希望能参考其中的公式，编写出毛细管计算的实用程序。最后在实验的基础上对其进行修正。

通过相关文献的查阅，可以看出，现国内外毛细管的计算机方法的数学模型都很类似，主要区别在于一些公式的选取，现择选其中一篇含金量较高文章如下，希望能参考其中的公式，编写出毛细管计算的实用程序。最后在实验的基础上对其进行修正。 （节选《冰箱系统毛细管计算模型》，作者：赵晓宇、韩礼钟、朱明善。《工程热物理学报》，1995.5，该课题为国家计委“八五”重点攻关项目，曾于1994年l0月在浙江宁波召开的中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议上宣读）