最基(ji)本的制冷空(kong)調系統(tong)包括(kuo)三段主管(guan)路(lu)：吸氣管(guan)，熱氣管(guan)和供液管(guan)路(lu)。另外還(huan)有其(qi)他的(de)分支管(guan)(guan)路(lu)，基(ji)于不同的(de)系統(tong)(tong)可(ke)有可(ke)無，比如(ru)熱力膨脹閥的(de)外平(ping)衡管(guan)(guan)、熱氣旁通管(guan)(guan)路(lu)、噴液冷卻管(guan)(guan)路(lu)、熱氣化霜管(guan)(guan)路(lu)、并聯系統(tong)(tong)的(de)油平(ping)衡管(guan)(guan)、氣平(ping)衡管(guan)(guan)路(lu)等(deng)(deng)等(deng)(deng)，本文旨在(zai)分析(xi)最基(ji)本的(de)，也是制(zhi)冷空調系統(tong)(tong)不可(ke)或缺的(de)三段主管(guan)(guan)路(lu)的(de)設(she)計，主要包含(han)確定管(guan)(guan)徑(jing)大小和布(bu)置管(guan)(guan)路(lu)兩(liang)方(fang)面，基(ji)本上適用于空調和各種(zhong)制(zhi)冷以及(ji)熱泵等(deng)(deng)使用氟利昂的(de)蒸汽(qi)壓縮制(zhi)冷系統(tong)(tong)。

第一(yi)部分(fen)：吸氣管路

一、吸氣管路的設計總體(ti)原則

吸氣管(guan)路(lu)(lu)是從蒸發器出(chu)口到壓(ya)縮機的(de)吸氣口，這段管(guan)路(lu)(lu)中流動(dong)的(de)介(jie)質(zhi)可能包括有制(zhi)冷劑氣體(ti)，制(zhi)冷劑液體(ti)和潤滑油(you)，管(guan)路(lu)(lu)設(she)計的(de)基本原(yuan)則如下(xia)：

1. 回(hui)(hui)油，依(yi)靠(kao)介質(zhi)的流速將潤滑油帶回(hui)(hui)到壓(ya)縮機中

2. 避免壓縮機停機時回液引起帶液啟動

3. 最小化壓降，減少對系統(tong)效率的影響

4. 最小化壓縮機振動的(de)傳遞

5. 氣液油分離的效果

6. 最小化無效(xiao)過熱

二、管徑的(de)計算方法

管徑(jing)(jing)的(de)確(que)定可(ke)以通過基于標(biao)準(zhun)或者設計工況(kuang)下的(de)數(shu)據，計算(suan)(suan)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)劑(ji)的(de)系統質量(liang)(liang)流量(liang)(liang)，然后再根據系統中制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)劑(ji)所處(chu)不同(tong)位(wei)置的(de)物性，計算(suan)(suan)該位(wei)置的(de)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)劑(ji)容積(ji)流量(liang)(liang)，再除以管路(lu)的(de)截面積(ji)，這樣(yang)就可(ke)以得出不同(tong)管徑(jing)(jing)下的(de)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)劑(ji)流速。

吸(xi)氣(qi)管(guan)(guan)路管(guan)(guan)徑的(de)確定原則如下：

1. 上升管路(lu),冷媒流(liu)速(su)不低于5m/s, 一般設計流(liu)速(su)在8m/s以上,根據(ju)所用的潤滑油的粘(zhan)度稍有區別

2. 水平管(guan)路或者下降管(guan)路,冷媒(mei)流速不低于3m/s

3. 吸氣(qi)管路的最大流速不得超出20m/s

4. 吸氣管路所產(chan)生的壓(ya)降(jiang)不得超(chao)過(guo)20Kpa

5. 滿足帶油(you)所需(xu)要的(de)流速的(de)前提下管徑(jing)盡(jin)可(ke)能(neng)設計的(de)大(da),這樣利于降(jiang)低系統壓降(jiang)和振動.

三、吸氣管(guan)路(lu)壓(ya)降的確定

吸氣(qi)管路(lu)(lu)上(shang)總的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)ΔP包括(kuo)三個方(fang)(fang)面(mian)，管路(lu)(lu)沿程阻(zu)力(li)(li)是由(you)于流體(ti)流動(dong)中管壁摩(mo)擦所(suo)造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)力(li)(li)，管路(lu)(lu)上(shang)安(an)裝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)件(jian)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)，比如吸氣(qi)過濾器、角閥、四通(tong)換向閥等，最后還(huan)有(you)由(you)于高度(du)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。通(tong)常情況下，附(fu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)可(ke)(ke)(ke)以通(tong)過附(fu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產廠家所(suo)標(biao)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數據來確定，吸氣(qi)管路(lu)(lu)內部流動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制冷(leng)劑是氣(qi)體(ti)狀態，重力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)基(ji)本上(shang)可(ke)(ke)(ke)以忽略不計(ji)，沿程阻(zu)力(li)(li)通(tong)過經驗性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)估(gu)計(ji)也(ye)可(ke)(ke)(ke)以大概確定下來。理論上(shang)三個方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)力(li)(li)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)計(ji)算方(fang)(fang)法如下：

相對于熱氣(qi)管(guan)路和供液(ye)管(guan)路, 吸氣(qi)管(guan)路的壓(ya)降(jiang)對系統的效(xiao)率影(ying)響(xiang)非常(chang)顯著， 如(ru)下(xia)圖所(suo)示的理論計算結果(guo)，一般(ban)吸氣(qi)管(guan)路產生的壓(ya)降(jiang)不允許超出20Kpa，也就是3PSI，當(dang)壓(ya)降(jiang)達到(dao)6PSI時候，系統的能力(li)下(xia)滑3%，效(xiao)率下(xia)滑2%。

四、吸氣(qi)管(guan)路(lu)管(guan)徑的確定(ding)

如(ru)下圖所示(shi)，橫坐(zuo)(zuo)標為(wei)系統(tong)的(de)制(zhi)冷能力(li)，縱坐(zuo)(zuo)標為(wei)管路中制(zhi)冷劑的(de)流速，合理的(de)流速范圍(wei)假定(ding)為(wei)5~20m/s。不(bu)同的(de)管徑(jing)對(dui)應不(bu)同的(de)制(zhi)冷能力(li)可(ke)以根據圖中給定(ding)的(de)合理范圍(wei)進行選擇。

如果在(zai)能力范圍(wei)內可以選擇(ze)的(de)管徑不僅(jin)一(yi)(yi)個(ge)，為了提升效(xiao)率，一(yi)(yi)般(ban)建議選擇(ze)稍大的(de)管徑。

比(bi)如3~20kW，我們會發現沒有(you)任何一個管徑可(ke)以選擇。這種情況下，我們推薦雙升管的設計，設計原理(li)圖如下所示：

大(da)(da)(da)上(shang)升(sheng)管(guan)的(de)(de)(de)(de)粗(cu)管(guan)徑(jing)按照(zhao)(zhao)最大(da)(da)(da)能(neng)力(li)(li)減去最小(xiao)(xiao)能(neng)力(li)(li)進(jin)行(xing)設(she)計，小(xiao)(xiao)上(shang)升(sheng)管(guan)的(de)(de)(de)(de)細管(guan)徑(jing)按照(zhao)(zhao)最小(xiao)(xiao)能(neng)力(li)(li)進(jin)行(xing)設(she)計當(dang)系(xi)統(tong)(tong)運行(xing)在(zai)最大(da)(da)(da)能(neng)力(li)(li)時(shi)(shi)，兩(liang)個管(guan)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)截(jie)面(mian)(mian)積之和所(suo)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)速(su)可以(yi)(yi)滿(man)足帶油的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。當(dang)系(xi)統(tong)(tong)運行(xing)在(zai)部分(fen)負荷甚至(zhi)最小(xiao)(xiao)能(neng)力(li)(li)時(shi)(shi)，兩(liang)個管(guan)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)截(jie)面(mian)(mian)積之和所(suo)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)流(liu)速(su)不能(neng)滿(man)足帶油的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)，潤滑油會累積在(zai)大(da)(da)(da)上(shang)升(sheng)管(guan)的(de)(de)(de)(de)底部，直至(zhi)形(xing)成油封(feng)液柱(zhu)，封(feng)閉大(da)(da)(da)上(shang)升(sheng)管(guan)，僅保留(liu)小(xiao)(xiao)上(shang)升(sheng)管(guan)繼續工作，小(xiao)(xiao)上(shang)升(sheng)管(guan)的(de)(de)(de)(de)管(guan)徑(jing)正好符合最小(xiao)(xiao)能(neng)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)，系(xi)統(tong)(tong)就可以(yi)(yi)正常帶油；當(dang)系(xi)統(tong)(tong)能(neng)力(li)(li)再度(du)(du)發生變(bian)化時(shi)(shi)，能(neng)力(li)(li)變(bian)大(da)(da)(da)，制冷劑流(liu)量變(bian)大(da)(da)(da)，小(xiao)(xiao)上(shang)升(sheng)管(guan)產生的(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)會同時(shi)(shi)變(bian)大(da)(da)(da)，直到(dao)壓(ya)降(jiang)大(da)(da)(da)到(dao)足以(yi)(yi)推動(dong)油駐的(de)(de)(de)(de)高度(du)(du)上(shang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)重力(li)(li)，重新打開大(da)(da)(da)上(shang)升(sheng)管(guan)之后，系(xi)統(tong)(tong)重新回到(dao)大(da)(da)(da)小(xiao)(xiao)上(shang)升(sheng)管(guan)同時(shi)(shi)工作的(de)(de)(de)(de)狀態。

五(wu)、吸(xi)氣管路(lu)的布置

原則上(shang)吸氣管路的布置(zhi)如(ru)下圖所示，需要(yao)考慮的因素(su)有兩方面，防止回(hui)液和利于回(hui)油(you)，基本上(shang)常(chang)見(jian)的設計方案是(shi)回(hui)油(you)彎和防回(hui)液彎。

一(yi)(yi)般蒸(zheng)發器(qi)本身為了防(fang)止帶液啟動和回(hui)液，換(huan)熱(re)器(qi)的(de)(de)(de)設計會盡量(liang)讓出口(kou)高于入口(kou)，一(yi)(yi)般出口(kou)開在換(huan)熱(re)器(qi)的(de)(de)(de)頂(ding)部，本身是帶有一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)防(fang)止運行時候(hou)的(de)(de)(de)回(hui)液和停機時候(hou)的(de)(de)(de)液體(ti)冷媒的(de)(de)(de)重力遷移(yi)，國內(nei)很多冷庫用的(de)冷風機的(de)設(she)計或者鋁排(pai)管路的(de)設(she)計不帶(dai)有(you)這樣(yang)的(de)設(she)計，甚至相反，很容易(yi)造成停(ting)機后(hou)的(de)冷媒液(ye)體遷移造成壓縮(suo)機的(de)帶(dai)液(ye)啟(qi)動問題，就有(you)必要按照這樣(yang)的(de)布置如設(she)計：

除此之外，吸氣(qi)管路(lu)由于(yu)內置的(de)制冷劑狀態最為復雜多變，布置設(she)計(ji)方面還要(yao)考慮(lv)以下幾個方面：

1. 減少(shao)管路的死(si)區(qu), 避免存留過多(duo)的潤滑油

2. 所有外部(bu)連接(jie)的支(zhi)管路, 都要求(qiu)開孔位置在(zai)管路的頂(ding)部(bu), 避(bi)免(mian)雜質和潤滑(hua)油(you)外流,甚(shen)至(zhi)導致液錘

3. 管路(lu)每(mei)間隔1米以上, 適當考慮(lv)加(jia)裝固定, 靠(kao)近(jin)壓縮(suo)機部(bu)分,可以考慮(lv)加(jia)裝阻尼塊或者(zhe)配重等

4. 吸氣管路根據不同的(de)應(ying)用情(qing)況, 在(zai)中低溫的(de)應(ying)用中, 需(xu)要做保溫, 避免冷凝水和無效過熱。

5. 靠近壓縮(suo)機的(de)部(bu)分, 管(guan)路需要(yao)考(kao)慮(lv)3維方(fang)向(xiang)柔性設計(ji), 減少壓縮(suo)機對外的(de)振(zhen)動傳(chuan)遞

第二部分：熱氣管(guan)路

壓(ya)縮機的(de)(de)(de)(de)排氣管路連接壓(ya)縮機排氣口(kou)和冷(leng)凝器的(de)(de)(de)(de)入口(kou)，管路中(zhong)(zhong)流動(dong)的(de)(de)(de)(de)介質一(yi)(yi)般是高(gao)溫高(gao)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)氣體狀態，帶有潤(run)滑油(you)。絕大(da)多數(shu)的(de)(de)(de)(de)應用中(zhong)(zhong)，潤(run)滑油(you)在高(gao)溫高(gao)壓(ya)下的(de)(de)(de)(de)粘度(du)(du)(du)相對較小，流動(dong)性比較好，所以排氣管路設計一(yi)(yi)般不會特別考慮(lv)帶油(you)方面，管徑確(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de)原則主要是考慮(lv)振動(dong)的(de)(de)(de)(de)影響，而且因為大(da)多數(shu)的(de)(de)(de)(de)應用壓(ya)縮機距(ju)(ju)離冷(leng)凝器的(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)離很(hen)近，冷(leng)暖型的(de)(de)(de)(de)設備(bei)除(chu)外，所以壓(ya)降的(de)(de)(de)(de)影響基本也可(ke)以忽(hu)略(lve)。下圖所示，是潤(run)滑油(you)的(de)(de)(de)(de)粘度(du)(du)(du)與冷(leng)媒的(de)(de)(de)(de)溶解度(du)(du)(du)和溫度(du)(du)(du)壓(ya)力之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)大(da)概關系(xi)：

排氣(qi)管路的管徑確定(ding)原則(ze)是(shi)流速(su)在5~17.5m/s，壓(ya)降最大(da)41Kpa。

排氣(qi)(qi)管(guan)路(lu)的(de)(de)布置原則相對管(guan)徑(jing)的(de)(de)確定來說更重(zhong)要，因為一(yi)般的(de)(de)壓縮機(ji)(ji)(ji)(ji)如果沒有(you)另外(wai)安裝單向(xiang)(xiang)(xiang)閥(fa)的(de)(de)話，內(nei)置的(de)(de)背壓單向(xiang)(xiang)(xiang)閥(fa)片或(huo)(huo)者閥(fa)座的(de)(de)基本功能是防(fang)(fang)止停(ting)機(ji)(ji)(ji)(ji)后的(de)(de)反轉，不能真正(zheng)(zheng)的(de)(de)實現反向(xiang)(xiang)(xiang)密封，所(suo)以存在(zai)一(yi)種可(ke)能性(xing)，冷凝器中的(de)(de)液(ye)體(ti)和管(guan)路(lu)中的(de)(de)潤(run)滑油，在(zai)壓縮機(ji)(ji)(ji)(ji)停(ting)機(ji)(ji)(ji)(ji)后，反向(xiang)(xiang)(xiang)回(hui)流到壓縮機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)壓縮腔體(ti)內(nei)，在(zai)下(xia)一(yi)次(ci)壓縮機(ji)(ji)(ji)(ji)啟(qi)動的(de)(de)瞬(shun)間可(ke)以導致(zhi)液(ye)擊或(huo)(huo)者導致(zhi)系統(tong)高(gao)壓甚至也有(you)可(ke)能形成液(ye)錘。基于這個原因，排氣(qi)(qi)管(guan)路(lu)的(de)(de)布置需要考(kao)慮如何(he)防(fang)(fang)止停(ting)機(ji)(ji)(ji)(ji)后的(de)(de)冷媒(mei)遷移，如下(xia)圖所(suo)示，示意了三種錯誤(wu)和一(yi)種正(zheng)(zheng)確的(de)(de)布置方法：

第三部分：供液管路

供液(ye)管路連(lian)接(jie)冷凝器和蒸發器，管內(nei)流動的(de)介質(zhi)是(shi)液(ye)體狀(zhuang)態，大多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下屬(shu)于高(gao)溫高(gao)壓，某些應用可(ke)能低溫，但是(shi)基本(ben)都是(shi)液(ye)體狀(zhuang)態。

供液管路中(zhong)的潤滑油(you)和制(zhi)冷劑都是液體狀(zhuang)態下(xia)的溶解度相對(dui)于氣體制(zhi)冷劑來說要好很多，所以這(zhe)段(duan)管路的設計(ji)基本(ben)不需(xu)要考慮帶油(you)的問題。供液管路的壓降是最(zui)重(zhong)要的設計依(yi)據，壓降對于(yu)過冷度的影響如下表所示：

供液管(guan)路(lu)管(guan)徑(jing)的確定主要的依(yi)據(ju)是(shi)管(guan)徑(jing)產生的壓降(jiang)對過(guo)冷度的影響，允許(xu)的(de)運行(xing)速度為1.8m/s以(yi)下。供液(ye)管(guan)路本(ben)身(shen)所產(chan)生(sheng)的(de)壓(ya)降(jiang)(jiang)不僅(jin)僅(jin)包(bao)括管(guan)路的(de)摩擦阻力和附件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)壓(ya)降(jiang)(jiang)，也包(bao)括制冷劑本(ben)身(shen)的(de)重力降(jiang)(jiang)，比如R22制冷劑供液(ye)管(guan)路上升15米的(de)話，所產(chan)生(sheng)的(de)壓(ya)降(jiang)(jiang)約為172Kpa，對過(guo)冷度的(de)影響約為5度。

供液(ye)(ye)管(guan)路(lu)(lu)本身(shen)的(de)(de)(de)布置(zhi)也尤為重要，根據節(jie)(jie)流機構(gou)的(de)(de)(de)要求，盡可(ke)能滿足節(jie)(jie)流機構(gou)入口(kou)滿液(ye)(ye)的(de)(de)(de)狀態，也就是有足夠的(de)(de)(de)過冷(leng)(leng)(leng)度。為了達到這(zhe)個目的(de)(de)(de)，需(xu)要盡可(ke)能縮短儲液(ye)(ye)器和節(jie)(jie)流機構(gou)之間(jian)的(de)(de)(de)距離(li)。可(ke)惜的(de)(de)(de)是，目前(qian)絕大多數的(de)(de)(de)設(she)備儲液(ye)(ye)器安(an)裝在距離(li)冷(leng)(leng)(leng)凝器最近的(de)(de)(de)位置(zhi)，往往分體設(she)備長管(guan)路(lu)(lu)連接，距離(li)節(jie)(jie)流機構(gou)較遠，容(rong)易造成過冷(leng)(leng)(leng)度不(bu)足以及系統低壓報警，甚至管(guan)路(lu)(lu)喘振，節(jie)(jie)流機構(gou)嘯叫，液(ye)(ye)錘等一系列問題。

   我特此(ci)提出一種新(xin)的設計方案，如(ru)果儲液器距離(li)節流機構較遠，超出10米(mi)以(yi)上，建議設計(ji)存液段(duan)，在節流機構入(ru)口距離(li)30cm~50cm左右(you)，設計一個小型儲液器，用(yong)來消化(hua)管路(lu)壓降(jiang)附件(jian)阻力和高度差重(zhong)力降(jiang)等原因引(yin)起的閃氣，以確保下游節流(liu)功(gong)能的正(zheng)常(chang)運行。

存液(ye)(ye)段的(de)原理類似(si)于下(xia)圖醫院用輸液(ye)(ye)設備，吊(diao)瓶類似(si)于儲液(ye)(ye)器，枕頭(tou)類似(si)于節流(liu)毛細管，中間(jian)的(de)粗管段就是存液(ye)(ye)段。