毛细管内表面粗糙度对除湿机性能影响的试验研究

　　1 前言

　　制冷空调系统主要由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器这四大关键部件组成,四大部件各司其责又紧密联系、协同工作,形成了一个有机整体,其中每个部件对制冷系统整体而言都有较大的影响。虽然在节流装置中,热力膨胀阀、电子膨胀阀等技术不断涌现,但毛细管由于其机构简单、价格低廉、无运动部件、制造方便、密封性好、工作稳定不易发生故障等特点,因而仍是小型制冷空调系统中最主要的节流方式[1]。

　　目前,毛细管在制冷空调系统性能优化方面的研究主要集中在毛细管的内径、长度、根数等方面[2~7],结果都表明毛细管对制冷系统制冷/制热能力和能效比有着非常明显的影响,但是目前对毛细管内表面粗糙度的影响没有进行深入的分析研究。以某一型号冷冻型除湿机为例,在对量产品的例行抽检中性能发生散布,首先确认了关联部品的影响,确认毛细管为主要影响因素,进一步对毛细管进行监测发现其内径、长度等均符合规格要求,但内表面粗糙度有偏差,因此,本文建立毛细管表面粗糙度与流量测试试验台,以某型号冷冻型除湿机为制冷系统原型,研究毛细管表面粗糙度对制冷剂流量及对制冷系统性能的影响。

　　本文研究建立在以下假设条件之上:

　　(1)所采集毛细管样品内径及长度一致,其规格为51. 3*700mm;

　　(2)毛细管内截面面积沿管长保持不变;

　　(3)实验所使用介质(冷媒或氮气)的实验初

　　始状态一致,排除介质中各种杂质对实验的影响。

　　2 毛细管制作与检测方法

　　目前毛细管的制造方法是采用传统拉拔挤压工艺如图1所示,通过电机牵引将已成型的粗铜管强制通过拉拔模具,挤压使粗铜管的直径变小,长度变长。常规拉拔模具是由一对相匹配游动芯头(内膜)和拉伸凹膜(外膜)组合而成,结合电机驱动,以及拉拔润滑油等完成制作工程[8]。

　　由于游动芯头与铜管内壁以及外模与铜管外壁存在剧烈摩擦,因摩擦而产生热量使模具表面和铜管表面产生瞬时高温,故在拉拔过程中,伴随有多种润滑状态的变化和作用。如边界润滑、流体润滑和干摩擦的相互影响,很容易引起模具的磨损,模具的使用寿命很不稳定。由此会导致毛细管内外直径的偏差,粗糙度的变化。目前毛细管规格可以通过塞规、卡尺等设备测量,但是毛细管内表面粗糙度无法直接测量。GB/T 1531 -2009铜管及铜合金毛细管标准中无具体技术要求,只在/表面质量0条款中标示使用目视进行外表面检查,无法测量出毛细管的内表面粗糙度[9],需要特种设备进行检测。

　　3 试验方法及试验装置