1.1.2 Особенности работы капиллярной трубки.

При любых определенных длине и диаметре сопротивление трубки является постоянной величиной. Поэтому расход жидкости через трубку пропорционален разности давлений в ней, причем указанная разность - это разность между давлениями конденсации и кипения в системе [11].

Капиллярная трубка и компрессор соединены в системе последовательно, следовательно, чтобы система работала эффективно и сбалансированно при расчетных рабочих условиях расход хладагента через трубку определенной длины и диаметра при расчетных давлениях кипения и конденсации должен точно соответствовать объемной производительности компрессора при этих условиях.

Компрессор и капиллярная трубка не могут полностью определять давление всасывания, так как необходимо, чтобы условия теплопередачи в испарителе были также соблюдены. Если точка равновесия капиллярной трубки и компрессора не удовлетворяет условиям теплопередачи, в испарителе возникает состояние неуравновешенности, влекущее за собой переполнение или недостаточное питание испарителя холодильным агентом [30].

Если сопротивление трубки таково, что расход хладагента больше или меньше производительности компрессора при расчетных условиях, то между ними устанавливается баланс при других рабочих условиях. Например, сопротивление трубки слишком большое (трубка слишком длинная или диаметр слишком маленький), следовательно, расход жидкого хладагента через трубку из конденсатора в испаритель будет меньше объемной производительности компрессора при расчетных условиях. В данном случае в испаритель поступает недостаточное количество хладагента, а избыточное количество жидкого хладагента накапливается в нижней части конденсатора около входа в капиллярную трубку. Естественно, что из-за недостаточного питания испарителя понижается давление всасывания, а следствием накапливания жидкости в конденсаторе является уменьшение эффективной поверхности аппарата, а значит, и повышение температуры конденсации. Таким образом, в результате ограничения расхода хладагента через капиллярную трубку давление всасывания понижается, а давление конденсации повышается. При обоих этих условиях увеличивается расход хладагента через трубку и одновременно уменьшается производительность компрессора. Поэтому в системе установится равновесие, когда производительность трубки и производительность компрессора станут одинаковыми. В данном случае баланс наступит при более низком давлении всасывания и более высоком давлении конденсации по сравнению с расчетными давлениями в системе. Производительность компрессора при этом понижается и поэтому общая производительность системы становится меньше расчетной величины.

Однако если сопротивление в трубке недостаточное (трубка слишком короткая или диаметр слишком большой), то расход хладагента через трубку превышает объемную производительность компрессора, в результате чего происходит избыточное питание испарителя хладагентом с вероятностью выброса жидкости в компрессор. Кроме того, в конденсаторе не образуется гидравлического затвора около входа в трубку и пар проходит в трубку вместе с жидкостью. Очевидно, что поступление теплого пара в испаритель понижает производительность системы. Кроме того, компрессор не может снизить давление в испарителе до заданного уровня из-за повышенного расхода хладагента через трубку [11].

Давление при входе в трубку может быть ниже давления конденсациииз-за потери напора в конденсаторе и жидкостном трубопроводе [7]. Этому давлению соответствует температура насыщения. Истинная температура фреона при входе в трубкулибо равна(перед трубкой насыщенная жидкость или смесь пара с жидкостью), либо ниже ее (перед трубкой переохлажденная жидкость).

Давление на выходе из трубки в большинстве случаев выше давления кипения, если истечение из трубки гфоисходит с критической скоростью

.

Фреон протекает по трубке с большой скоростью и давление в ней постепенно снижается. Наиболее быстро оно падает в конце трубки.

Температура фреона в начале трубки снижается из-за теплоотдачи в окружающую среду. В конце трубки температура снижается вследствие изменения состояния фреона (переход через пограничную кривую в область влажного пара).

Фреон протекает по капиллярной трубке в течение короткого времени. Поэтому в конце трубки, где скорость особенно высока, состояние фреона может быть термодинамический неравновесным: понижение температуры парожидкостной смеси от соответствующего снижения давления.

Если давление и состояние жидкости при входе в капиллярную трубку определенного типоразмера заданы, то с понижением давления на выходе расход увеличивается. При некотором значении , называемом «критическим», расход стабилизируется и дальнейшее понижение давления на выходе практически не приводит к росту расхода.

Если , то дальнейшее снижение давления происходит за капиллярной трубкой.

Повышение давления на входе в трубку при неизменных величинах переохлаждения и паросодержания вызывает повышение и увеличение расхода и критической скорости истечения.

Удлинение трубки при прочих равных условиях приводит к снижению и расхода, но к увеличению критической скорости в связи со значительным ростом удельного объема при истечении.

При давлении в испарителе, большем критического (), фреон будет выходить из капиллярной трубки со скоростью более низкой, чем критическая, соответственно расход будет ниже.

Парообразование начинается в сечении капиллярной трубки, в котором понижающееся давление становится равным давлению насыщения при температуре жидкости в данном сечении.

До этого сечения течение жидкого хладагента подчиняется обычным законам гидравлики, а падение давления пропорционально длине пути жидкости [7].