制冷劑在四大件中如何分布？如何判定制冷劑充注是否合理

　　很多人對于制冷系統(tǒng)表面上是很了解，尤其是對于調(diào)試維修者的來說，能連續(xù)給你說三天三夜，但是真正從微觀來理解制冷系統(tǒng)的就不多啦。

　　比如下面一個問題：

　　制冷系統(tǒng)運行時，里面的制冷劑是怎么分布的？

　　平均分布在制冷系統(tǒng)各部件？

　　還是主要分布在冷凝器？

　　亦或是儲液器里面占大頭？

　　我們今天就通過5HP熱泵機組為實驗對象，詳細介紹實驗原理和方法，并得出實驗數(shù)據(jù)，展示穩(wěn)態(tài)運行的制冷系統(tǒng)，里面制冷劑是如何分布的。

　　一、測試原理

　　采用制冷劑回收稱量法，研究5 hp 熱泵系統(tǒng)中各部件制冷劑分布情況。

　　具體原理圖如圖：

　　利用電磁閥、截止閥將制冷系統(tǒng)分為蒸發(fā)器、冷凝器、氣管、液管、壓縮機、氣分6 部分, 每一部分均采用毛細管加截止閥的結(jié)構(gòu)對部件內(nèi)的制冷劑進行回收。

　　測試工況采用以下工況，在焓差實驗室測試：

　　二、測試方法

　　1、對被測試驗系統(tǒng)抽真空、充入最佳制冷劑量, 調(diào)整工況直至穩(wěn)定, 開機進行測試。

　　2、工況穩(wěn)定運轉(zhuǎn)30 min 后,關(guān)閉壓縮機, 同時關(guān)閉所有電磁閥及截止閥。將制冷劑回收裝置(包括連接軟管)放在電子稱上清零后, 將連接軟管接至被測部件的針閥上,排出空氣后打開制冷劑回收機進行回收。

　　當(dāng)被回收部件內(nèi)壓力低至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時, 制冷劑回收裝置自動停止, 關(guān)閉連接軟管處截止閥, 同時在電子稱上直接讀出回收制冷劑的質(zhì)量。

　　3、重復(fù)步驟1和2, 測出被試機其他部分的制冷劑質(zhì)量。

　　三、實驗數(shù)據(jù)展示

　　經(jīng)過步驟三、我們得出以下數(shù)據(jù)：

　　匯總數(shù)據(jù)，得出以下的柱狀圖：

　　四、結(jié)論

　　以下是重點；前面看不懂不要緊，最主要記住以下數(shù)據(jù)：

　　1、制冷工況下制冷劑分布：

　　蒸發(fā)器中制冷劑分布為13 %～ 19 %,；

　　冷凝器中制冷劑分布為63 %～ 70 %, 

　　液管內(nèi)為5 %～ 14 %, 

　　氣管及其他部分占6 %～ 10 %

　　2、制熱工況下制冷劑分布：

　　蒸發(fā)器(室外機)中制冷劑分布為38 %～ 41 %, 

　　冷凝器(室內(nèi)機)中制冷劑分布為31 %～ 38 %,

　　液管內(nèi)為8 %～ 9 %, 氣

　　分占9%～14 %, 

　　氣管及其他占5 %左右。

　　從結(jié)果可以看出，無論制冷工況還是制熱工況，制冷系統(tǒng)中制冷劑主要分布在兩器內(nèi), 占72%～88 %。制冷工況下，冷凝器中制冷劑質(zhì)量占60%以上。

　　五、如何判斷制冷劑的充注量

　　下面小編將分不同種類機型來詳細介紹如何判斷制冷劑的充注量，以及充注量不對產(chǎn)生的問題和解決辦法。

　　1、水冷冷水機組制冷劑的充注

　　在中央空調(diào)和工業(yè)生產(chǎn)工藝降溫中，水冷冷水機組使用比較普遍。這種機組由壓縮機、臥式殼管式冷凝器、熱力膨脹閥、臥式殼管式蒸發(fā)器及必要輔件組成一體。結(jié)構(gòu)緊湊，操作控制方便，安裝調(diào)試簡單，在市場上受到歡迎。 

　　對于沒有設(shè)置高壓儲液器和低壓汽液分離器的制冷系統(tǒng)，制冷劑充注量的控制尤為重要。因為這種制冷系統(tǒng)是冷凝器兼作高壓儲液器，制冷劑加多了會儲存在冷凝器中，淹沒冷凝器散熱簇管，使散熱面積減小，冷凝壓力升高，導(dǎo)致制冷量下降。 

　　對于這類制冷機組制冷劑充注量的控制，在充注過程中，遵循以下的方法：

　　一摸冷凝器外殼溫度

　　冷凝器出液口上口以上發(fā)熱，出液口上口以下發(fā)涼就可以了（發(fā)熱說明有壓縮機高溫排氣在里面冷凝，發(fā)涼說明里面是液體空間） 。

　　二看吸氣壓力

　　要與蒸發(fā)器內(nèi)冷媒水溫度相對應(yīng)（也就是與蒸發(fā)溫度相對應(yīng)）；

　　三看壓縮機回氣管溫度

　　高溫機組回氣管應(yīng)發(fā)涼結(jié)露，但結(jié)露到壓縮機回氣閥就可以了；低溫機組回氣管應(yīng)結(jié)霜，但霜結(jié)到壓縮機回氣閥就可以了。如果結(jié)露或者結(jié)霜到壓縮機外殼，液態(tài)制冷劑就會進曲軸箱，會引起壓縮機跑油和液擊。對于封閉式壓縮機來說還會使電機接線端子短路。雖然大部分封閉式機組接線端子用密封膠密封了，但由于密封效果的不確定性，短路的可能性還是存在的。

　　2、風(fēng)冷冷水機組制冷劑的充注

　　風(fēng)冷冷水機組因不需要循環(huán)水系統(tǒng)，在戶式中央空調(diào)和小型商用制冷系統(tǒng)中使用普遍，由于使用風(fēng)冷冷凝器，其制冷劑充注量控制與水冷冷凝器有區(qū)別，就是在充注過程中要摸散熱器翅片溫度，在夏天，工作過程中散熱翅片全部面積應(yīng)發(fā)熱：

　　如果上部發(fā)熱，下部發(fā)涼，說明制冷劑充多了。

　　發(fā)涼部分儲存了液體制冷劑。冬天由于環(huán)境溫度低，即使充注量正常，散熱器下部也可能發(fā)涼，那么用這種方法就無法判斷了。其他特征與水冷式機組相同。

　　3、家用空調(diào)器制冷劑的充注

　　家用空調(diào)器一般是蒸發(fā)器采用空氣強制對流冷卻方式，降溫速度快，冷凝器采用風(fēng)冷方式，空氣強制對流。窗機無外接口，在維修過程中需把原來的制冷劑放盡，再重新充注。

　　分體機都有外接口，許多情況下是補充部分制冷劑。在加注制冷劑過程中，判斷充注量的基本方法是觀察蒸發(fā)器翅片發(fā)涼或結(jié)露的情況。

　　啟動空調(diào)器，一邊加注一邊觀察，蒸發(fā)器表面全部發(fā)涼或結(jié)露時應(yīng)停止加注。

　　否則就會過量。當(dāng)然剛開機時蒸發(fā)器的傳熱溫差大些，制冷劑汽化速度快循環(huán)量也大些。室溫降下來后蒸發(fā)器傳熱溫差小了，制冷劑循環(huán)量會變小。這不用擔(dān)心，空調(diào)壓縮機上都有汽液分離器，室溫低了后少量多余制冷劑會儲存在汽液分離器里，對壓縮機和系統(tǒng)工作沒有影響。加注量只能以剛開機降溫時的循環(huán)量為標(biāo)準(zhǔn)。

　　4、家用冰箱制冷劑的充注

　　家用冰箱沒有加注制冷劑的活動外接口，補漏或者更換器件后要重新加入制冷劑。由于冰箱制冷系統(tǒng)沒有設(shè)置汽液分離器或儲液器，而且冰箱降溫終了溫度低，那么在開機加注制冷劑過程中，剛開機和自動停機時，由于蒸發(fā)器工作環(huán)境溫度相差較大，制冷劑循環(huán)量相差也很大。

　　如果以剛開機時蒸發(fā)器表面全部發(fā)涼或結(jié)霜為標(biāo)準(zhǔn)確定加入量，那么降溫終了制冷劑循環(huán)量就多了，箱外壓縮機吸氣管會結(jié)霜，甚至壓縮機外殼結(jié)霜。這是不妥的，會導(dǎo)致冷量損失和壓縮機跑油，甚至壓縮機液擊損毀。

　　此外，冰箱制冷劑加注量不大，一般不超過0.2千克。所以冰箱充注制冷劑不可急噪，一邊開機一邊從低壓工藝管以氣體成分慢慢加入。觀察壓力表指示和壓縮機工作電流，不宜過大。冰箱加氟調(diào)試過程一般要兩個小時左右才能完成（環(huán)境溫度不同，降溫時間有長短）。為了便于冰堵處理，加氟正常后要試運行觀察24小時才能將工藝管封口。 

　　冰箱制冷劑充注量應(yīng)該滿足下列條件：

　　a、冰箱能自動停機；

　　b、工作過程冷凍室和冷藏室蒸發(fā)器能結(jié)滿霜；

　　c、箱外壓縮機回氣管只結(jié)露不結(jié)霜。 

　　如果操之過急，剛開始就充注到蒸發(fā)器全部發(fā)涼或結(jié)霜，那么降溫終了壓縮機回氣管就會結(jié)霜，這時就要放掉多余的制冷劑，造成不必要的浪費，而且開始充注量多了使壓縮機超負荷工作，容易過載保護或燒毀壓縮機。

　　六、制冷劑充注導(dǎo)致的故障分析

　　下面我們來看看制冷劑充注量不對，對制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的故障，以及如何分析。

　　5、制冷劑充注量不足

　　制冷系統(tǒng)制冷劑充注量不足反映出的參數(shù)特征是：

　　1）蒸發(fā)器結(jié)霜或者結(jié)露不滿；

　　2）壓縮機吸、排氣壓力下降；

　　3）吸氣溫度偏高；

　　4）壓縮機電機工作電流下降；

　　5）壓縮機運行聲音變低。

　　直接結(jié)果是機組制冷效率下降，達不到預(yù)期制冷效果。 

　　制冷劑充注量不足并不難判斷，值得注意的是供液管路堵塞（過濾網(wǎng)、毛細管等）膨脹閥調(diào)節(jié)太小也會造成蒸發(fā)器結(jié)霜或結(jié)露不滿，機組制冷效果下降，這個時候即使制冷劑過量，蒸發(fā)器仍然結(jié)霜或結(jié)露不滿，吸氣壓力低。這就需要綜合分析，找他們的不同特征。

　　堵塞另有其表現(xiàn)，一般堵點是出現(xiàn)在通路細密環(huán)節(jié)，也就是通徑小的地方，如干燥過濾器和膨脹閥的過濾網(wǎng)，毛細管等。這些都是制冷系統(tǒng)的高壓部分，正常情況下是常溫的，如果堵塞了，那么堵點后就會變低溫了，現(xiàn)象是堵點后結(jié)露或結(jié)霜。如果通路不堵，應(yīng)該是節(jié)流器后面開始結(jié)露或者結(jié)霜。 

　　初學(xué)者常把堵塞當(dāng)制冷劑不足來處理，不斷的充注制冷劑，不但蒸發(fā)器始終結(jié)霜或結(jié)露不滿，還會出現(xiàn)制冷劑過量的故障特征。

　　6、制冷劑充注量過量

　　制冷劑充注過量在蒸發(fā)器和冷凝器上都有特征表現(xiàn)，如果節(jié)流器（毛細管、節(jié)流閥）不能完全自動調(diào)節(jié)，那么供液過量后蒸發(fā)不完的液體會回到壓縮機上來，使壓縮機外殼結(jié)霜或結(jié)露。

　　如果節(jié)流器能完全自動調(diào)節(jié)，或者人為調(diào)小膨脹閥的供液量，那么壓縮機回氣管結(jié)霜或結(jié)露正常，多余的制冷劑液體會儲存在高壓部分，對于沒有高壓儲液器的系統(tǒng)，多余的液體制冷劑就儲存在冷凝器中。這時候表現(xiàn)的特征是冷凝壓力升高，蒸發(fā)壓力蒸發(fā)溫度也升高，制冷效率下降，降溫速度慢，機組工作電流升高，機組工作聲音變得沉悶。

　　當(dāng)然，如果制冷系統(tǒng)內(nèi)有大量空氣，也會出現(xiàn)這種特征，但它們有其他的特征區(qū)別，那就是制冷劑過量時，對于風(fēng)冷冷凝器，散熱翅片上部發(fā)熱，下部因儲存液體發(fā)涼；對于水冷冷凝器（臥式殼管式），殼管高度方向上部發(fā)熱面積小，而下部因儲存過多液體制冷劑發(fā)涼面積多。系統(tǒng)有空氣但制冷劑量正常就沒有這個特征。

　　7、制冷劑充注量與制冷量曲線關(guān)系

　　有圖3.4可知，在一定的壓縮機運行頻率下和相同的電子膨脹閥開度下，隨著充灌量的增加,制冷量逐漸增大,在達到峰值以后,然后又逐漸的減少。

　　當(dāng)充灌量較少時,制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度較低,制冷劑流量很小,蒸發(fā)器出口過熱度很大,導(dǎo)致蒸發(fā)器的換熱面積沒有充分得到利用,因此制冷量很小。當(dāng)充灌量逐漸增大時,系統(tǒng)的質(zhì)量流量增大,蒸發(fā)溫度升高,蒸發(fā)器的有效換熱面積增大,從而系統(tǒng)的制冷量增大。 

　　盡管蒸發(fā)溫度升高會使蒸發(fā)器與環(huán)境傳熱溫差減少,但在達到峰值以前,增大質(zhì)量流量仍在傳熱中占主導(dǎo)地位,所以制冷量會逐漸增大。但是隨著充灌量的進一步增加,蒸發(fā)溫度的上升會使傳熱溫差減少,這時傳熱溫差占主導(dǎo)地位,制冷量反而會下降,抑制了制冷量的進一步上升。這就是制冷量出現(xiàn)峰值的原因,在峰值過后,傳熱溫差占優(yōu)勢,制冷量又開始下降。

　　8、制冷劑充注量與功率曲線關(guān)系

　　由圖3.5可知：隨著充灌量的增加,空調(diào)器輸入功率上升。由于空調(diào)器的輸入功率是由壓縮機和風(fēng)扇電機兩部分構(gòu)成的,其中風(fēng)扇電機功率很小基本維持不變,而壓縮機隨系統(tǒng)運行情況變化很大。 

　　壓縮機功率與制冷劑的質(zhì)量流量成正比，隨著充灌量的增加，壓縮機的質(zhì)量流量增加，引起壓縮機的耗功增大從而引起空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率逐漸增。

　　9、制冷劑充注量與EER曲線關(guān)系

　　由圖3.6可知，隨著充灌量的增加，在能效比EER呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)充灌量較少時，制冷量增加速度較快，而輸入功率增加得相對較慢，所以EER=Q/N呈現(xiàn)增大的趨勢，隨著充灌量的繼續(xù)增大，輸入功率的增加速度大于制冷量的增加速度，因而EER 開始減小。