空调小管径分配器结构及流量分配的影响因素

关于空调分配器的研究一直备受业界关注，因为分配器也是影响空调换热性能的关键之一。本文我们将来了解下，目前市场上的主要分配器类型，以及其流量分配的影响因素。       

 

 

常用小管径空调分配器结构类型 

国内外比较常见的空调分配器有 T 型、Y型、插孔式、圆锥式、反射式、节流短管组等类型，各类分配器详细分类如表 1-1 所示。

 

小管径空调换热器分路一般为四路或者六路，T 型、Y 型分配器由于只能一分二，因此不适合小管径空调；同时，小管径空调一般应用于房间空调器，其成本压力，由于节流短管组价格昂贵超出空调厂商的成本范围，因此也不适合小管径空调； 插孔式、圆锥式、反射式分配器成本适中，也能一分多路，较为适合小管径空调器的大批量应用。

插孔式分配器 包括进口管和膨大的混合腔，两者之间由渐扩管连接，其具体结构和实物图如图1-1 所示。两相制冷工质进入后，速度降低，气相直接进入空腔内，而部分液相沿着管壁上流，最终两者在出口处混合均匀，流出出口管。

 

圆锥式分配器 出口管对称布置有较大倾角，混合腔和出口管部分重合，呈圆锥体型，其具体结构和实物图如图 1-2 所示。

由于混合腔截面积较小，两相制冷工质进入后速度加快，部分流体经过出口管汇合点时被 打散，容易促成雾状流的形成，从而实现均匀分配。

反射式分配器 进口管正对着反射沉孔，出口管以反射沉孔为中心对称布置，其具体结构和实物图如图 1-3 所示。

两相制冷剂从进口管喷射而出并射到反射沉孔上，反射沉孔将制冷剂发射并与喷口喷射出的制冷剂碰撞后向四周扩散，在混合空腔内进行气液的充分混合后从分配器的出口管流出，实现均匀分流。

 

T型和Y型分配器作为简易的两分路分配器，其分流性能受到结构因素的影响，容易引起气液相分离和压降明显变化，从而直接影响到流量分配效果。

 

对于四分路甚至更多分路的分配器而言，由于分路数的增加，分配器类型和对应的分流性能特点也会发生变化。比如简易的4分路和多分路的分支管在进行空气-水实验研究中，其进出口管伸入长度和进口质量流量对分流性能存在较大影响。

 

小管径空调分配器流量分配的影响因素

理想分配器中，两相流能够形成弥散的雾状流，即气液两相充分混合、均匀分布在腔体内部，此时流量分配均匀。但小管径空调器在实际工作中，分配器仍会出现流量分配不均的现象，表现为换热器某几个流路流量较小，过早进入过热区，导致出口过热度明显高于其他流路，造成系统换热能力和能效的下降。

 

分配器分流不均与以下因素有关：

1)  制冷剂干度。

干度越大，制冷剂气相的体积分数越大。气泡运动的随机性使气泡在流道中分布不均匀，同时气泡占据了流道大部分体积，导致液相流量分配不均匀，不同体积分数的气相对液相流量分配的影响也不相同。

2)  制冷剂质量流量。

质量流量越大，制冷剂气相和液相速率越大。在分配器内部，速率大的液相与分配器管壁面的碰撞效果越明显，液滴越容易打散形成弥散的雾状流，该流型下的分配效果最理想；相反地，速率小的液相与壁面碰撞效果并不明显，也不易在分配器内部形成雾状流。

3) 分配器倾斜安装角度。

由于重力作用的影响，分配器安装时一个小倾斜角也会影响到流体气液相的分布，密度较大的液相会朝偏离的一侧累积，从而造成流量分配不均。

4) 进口流 型。

进口流型会影响进入分配器的气液两相分布对称性，当进口气液相分布不对称时，会直接影响分配器混合腔和出口的两相均匀性。分配器通常为下进上出的竖直安装或小倾斜角向上直管形式，对于此类上升管，其流型为细泡状流、弹状流、塞状流、环状流，其中弹状流和塞状流属于间歇流。

这几种流型中：环状流的液相以液膜的型式沿管壁稳定运动，气相则夹带微量液滴在管道中心运动，这种流型下的制冷剂气液相分布对称，有利于流量分配均匀；间歇流是环状流失稳的一种流型表现，其中液膜桥接形成块状的液弹，开始脱离管壁，这种流型下的制冷剂气液相分布不对称，不利于流量分配。

由于空间的限制，分配器进口与膨胀阀直接的连接管通常为 L 型，即由弯管段和直管段组成。制冷剂经过 L 型管的弯管段，由于离心作用影响发生气液相分离，气相靠近拐角的圆心，液相远离圆心，之后经由直管段进入分配器。进口流型由质量流量、干度、制冷剂物性、进口管结构等因素共同决定，在某些工况下，制冷剂的进口流型可能为间歇流，从而导致进入分配器的两相工质分配不均，影响流量的分配效果。L 型管对流量分配性能影响如图 1-4 所示。

 

5) 制造加工误差。

由于制造工艺的限制，进口管和各出口管不能精确定位，导致进口管圆心不在分配器中心线上，而各出口管相对于分配器中心线的分布也不对称，使得分配器设计的分配效果大打折扣。

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