多联机合金管道冷连接系统（VRAC）性能研究

多联机合金管道冷连接系统（VRAC）性能研究

倪毅

珠海格力电器股份有限公司   广东珠海519000

摘要：本研究为独立研究，目前不属于某个项目的匹配实验。本文主要是研究多联机合金管道冷连接系统对多联机系统运行状况的影响，旨在对比验证多联机合金管道冷连接系统与铜管焊接连接系统的整体性能。本实验的主要研究目的有以下3点：

（1）多联机合金管道冷连接系统分流不平衡率的验证。

（2）多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统压力损失的验证。

（3）多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统对系统运行性能影响的对比验证。

关键词：合金管道；多联机；铜管；系统

一．实验方案

2.1多联机合金管道冷连接系统分流不平衡率验证实验方案

（1）在全开情况下，按照如下计算方法验证分流不平衡率。在相同的工况下，对比合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统的测试情况。根据企标QJ/GD 20.00.031要求，机组的分流不平衡率应小于20%。分流不平衡率计算方法如下：

（2）在相同工况条件下，对两台28内机的入管、出管温度、内机（EXV）阀开度进行对比分析，以验证分流不平衡率。

分流不平衡率验证方案涉及到的实验见表1所示。

表1 多联机合金管道冷连接系统分流不平衡率验证实验

2.2多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统压力损失验证实验方案

为了验证多联机合金管道冷连接系统的压力损失，对系统的大阀门、小阀门、两台28内机的液管和气管、50内机的液管和气管共8个点进行压力测量，以验证该系统的压力损失。系统压力测点布置如图1所示。

图1 系统压力测点布置图

2.3多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统对比验证实验方案

针对系统能力输出，拟定如下实验方案进行对比验证。

二.实验数据分析

3.1多联机合金管道冷连接系统分流不平衡率及对比

（1）在全开情况下，按照计算公式计算合金管道冷连接系统机组的分流不平衡率。由于实验室风口有限，目前一台28内机和50内机接同一风口，另一台28内机和71内机接同一风口，故只能计算两两分路的分流不平衡率。合金管道和铜管的分流不平衡率的测试及计算结果见下表2，对比分布见下图2。

表2 多联机合金管道冷连接系统分流不平衡率测试结果

图2 分流不平衡率对比分布图

根据企标QJ/GD 20.00.031规定，内机的分流不平衡率应小于20%。从上图可知，铝合金管和铜管的前三项均满足标准要求，但名义制热工况时，28+71内机的不平衡率均不满足要求。与铜管相比，铝合金管的分流不平衡率均要略低于铜管。

（2）相同工况条件下，两台28内机的入管、出管温度和内机（EXV）阀开度的对比分析。

在相同工况下单开两台28内机，理论上两台内机的运行情况应该基本相同。现通过两台28内机的实际运行情况（入管温度、出管温度和内机电子膨胀阀开度）对合金管道冷连接系统的分流情况进行分析。数据来源是制冷和制热的8个标准实验，分别为：名义制冷、最小制冷、低温制冷、最大制冷、名义制热、低温制热、最大运行制热、自动除霜。不同实验28内机的入管、出管温度和内机（EXV）阀开度见表4所示，表中数据为稳定运行的数据。

表4 多联机合金管道冷连接系统两台28内机对比测试表

制冷工况运行对比分析：

制冷工况入管温度、出管温度、室内环境温度和内机EXV对比分析图见下图2所示。

（a）最大制冷工况稳定运行曲线      （b）名义制冷工况稳定运行曲线

（a）最小制冷工况稳定运行曲线        （b）低温制冷工况稳定运行曲线

图2 制冷工况稳定运行曲线图

通过制冷工况内机运行参数对比可知，在单开两台28内机的情况下，其入管温度、出管温度值均在小范围内波动，平均值相差不大，在温度误差允许范围内。两台内机的室内环境检测温度有3℃左右的差值，初步考虑在工况相同管路连接情况一致的情况下，可能是因为感温包本身测温存在一定误差。两台内机的EXV阀的差值在19-60pls之间波动，差别较大。由于内机EXV阀开度是根据室内环境温度与设定温度的差值和目标过热度进行控制，目前室内设定温度相同均为16℃，所以内机EXV阀有较大差值可能是由于室内环境温度检测差异引起的。

制热工况运行对比分析：

在单开两台28内机的情况下，其内机监测室内环境温度、入管温度基本相同。但5组不同工况的制热实验均显示，5号内机出管温度较高，两台内机出管温度差值在5-6℃内波动。在工况设置基本一致的情况下，出现此种差异的原因可能是制冷剂在流入内机前的管路中存在压力损失和热量损失。

在相同实验条件下，两台28内机实测能力相对差值见下图3所示。

图3 两台28内机实测能力相对差值

能力相对差值越大，则说明在相同的工况及实验条件下，管路分流越不均匀。从图3中可以看出，铜管和铝合金管均存在自身的分流不平衡。但是除低温制热工况外，铜连接管对应实验的相对差值均比铝合金连接管大，说明铝合金管路的整体分流性能好于铜管路。

分流不平衡率分析小结：

从目前实验数据对比分析结果来看，合金管道冷连接系统与铜管焊接连接系统均不严格满足分流不平衡率小于20%的要求，均存在自身分流不平衡现象。但从对比分析结果来看，合金管道冷连接系统的整体分流性能要优于铜管焊接连接系统。

3.2多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统压力损失对比验证

多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统压力测点布置如图1所示。通过对系统运行过程中6个测压点的压力进行测量，以对比两种连接系统的压损情况。合金管道冷连接系统测压点的测量值见表5所示，压力损失对比图见图4。

表5 合金管道冷连接系统实验测压表

图4 合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统能力损失对比

管路阻力损失的大小与管长l、管径d、沿程阻力系数λ、局部阻力系数ζ和流体的流速u有关。对于合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统来说l和d相同，λ与流速u有关，ζ与局部阻碍形状和流速u有关，所以管路阻力损失与流体的流速u和局部阻碍形状有关。

对两种管道连接系统的名义制冷和名义制热实验进行比较，从图4中可以看出，合金管道冷连接系统小管（液管）的压力损失比铜管焊接连接系统大，大管（气管）的压力损失则与之相反。

压力损失分析小结：

根据实验数据分析，两种管路压力损失虽有差异，但是差异较小，而且差异大小具有随机性。考虑外界参数控制对其差异影响较大，由材质本身不同和连接形式不同产生的差异较小。所以因管路材质和连接形式不同而引起的压力损失对系统整体性能影响的差异可忽略不计。

3.3多联机合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统能力对比验证

（1）制冷实验

对23组制冷实验进行分析可知，在各自对应相同的实验工况及实验操作条件下，23组制冷实验中有12组实验测得的系统能力铜管高于铝合金管，11组实验测得的系统能力铝合金管高于铜管。由于实际实验过程中，参数不能严格控制一致，所以允许实验结果有一定的实验误差。从目前制冷实验结果分析，两种管道连接系统对系统能力输出的影响差别不大。

（2）制热实验

对21组制热实验进行分析可知，在各自对应相同的实验工况及实验操作条件下，21组制热实验中有13组实验测得的系统能力铜管高于铝合金管，8组实验测得的系统能力铝合金管高于铜管。制热实验实际测量结果可以看出铜管焊接连接系统对系统能力输出的影响较好。

能力对比分析小结：

分别选取制冷和制热7个不同工况的44组实验进行能力对比测量，实验对比结果显示，在对应相同的实验工况条件和实验操作下，铜管焊接连接系统能力高于铝合金冷连接系统能力的有25组数据，低于铝合金冷连接系统的有18组数据。从总体结果上看，铜管焊接连接系统能力稍优于合金管道冷连接系统。

三.实验结论

综合以上数据及分析，简单得出以下结论：

1、合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统本身均存在分流不平衡的现象。但从目前分流不平衡率对比数据分析，合金管道冷连接系统的整体分流性能要优于铜管焊接连接系统。

2、两种管路压力损失有较小差异，其差异大小具有实验选取的随机性。考虑外界参数控制对其差异影响较大，由材质本身不同和连接形式不同产生的差异较小。所以因管路材质和连接形式不同而引起的压力损失对系统整体性能影响的差异可忽略不计。

3、铜管焊接连接系统对系统能力输出的影响稍优于合金管道冷连接系统，其中对于制热工况能力输出的影响更为明显。

合金管道冷连接系统和铜管焊接连接系统在分流不平衡率、压力损失和对系统能力输出的影响方面虽有差异，但是差异不大，而且各自有其优缺点。所以从综合性能方面考虑，合金管道冷连接系统可以应用于空调系统，并成为空调系统管路连接的另外一种选择。

参考文献：

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