空调器室内机制冷剂流动声产生机制及改善方案.pdf

第2 3卷 第9期2023年9月R E F R I G E R A T I ONAN DA I R-C ON D I T I ON I N G4 5-4 8制造加工本栏目投稿邮箱:z l d t c h i n a j o u r n a l.n e t.c n收稿日期:2 0 2 2-0 7-2 9,修回日期:2 0 2 2-1 1-1 5作者简介:杨春雪,硕士,高级工程师,主要从事空调制冷系统方面的研究。空调器室内机制冷剂流动声产生机制及改善方案杨春雪 辛电波 宋振兴(青岛海信日立空调系统有限公司)摘 要 空调器室内机噪声是空调舒适性评判的重要指标之一,其中制冷剂流动声是室内机噪声中较难解决和客户投诉较多的一个问题。本文对室内机制冷剂流动声产生的原因进行分析,并提出相应的解决方案。理论分析和试验结果表明,电子膨胀阀垂直放置、引入盲管技术、过滤器分体式设计、增加黄铜管接头、改善换热器流路等措施对室内机制冷剂流动声的改善效果明显。关键词 空调器;过滤器;制冷剂;流动声;盲管;流路M e c h a n i s mo f r e f r i g e r a n t f l o ws o u n d i ni n d o o ru n i t o fa i rc o n d i t i o n e ra n d i m p r o v e m e n t s c h e m e sY a n gC h u n x u e X i nD i a n b o S o n gZ h e n x i n g(Q i n g d a oH i s e n s eH i t a c h iA i r-c o n d i t i o n i n gS y s t e m sC o.,L t d.)A B S T R A C T T h en o i s eo f i n d o o ru n i to f a i r c o n d i t i o n e r i so n eo f t h e i m p o r t a n t i n d e x e so fc o m f o r t e v a l u a t i o n,a n d t h e r e f r i g e r a n t f l o ws o u n d i s o n eo f t h ep r o b l e m sw h i c h i sd i f f i c u l tt os o l v ea n dc u s t o m e r s c o m p l a i nm o r e i n t h en o i s eo f i n d o o ru n i t.T h e c a u s e so f t h e r e f r i g-e r a n tf l o w s o u n di ni n d o o ru n i ta r ea n a l y z e d,a n ds o m er e l e v a n ts o l u t i o n sa r ep u tf o r w a r d.T h r o u g ht h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n dt e s tr e s u l t s,i t i sf o u n dt h a ta f t e rt h ec o m p r e-h e n s i v e i m p l e m e n t a t i o no f v e r t i c a l p l a c e m e n t o f e l e c t r o n i c e x p a n s i o nv a l v e,i n t r o d u c t i o no fb l i n dp i p e t e c h n o l o g y,f i l t e rs p l i td e s i g n,i n c r e a s eo fb r a s sp a r t s,f l o wp a t hi m p r o v e m e n to fh e a t e x c h a n g e r a n do t h e rm e a s u r e s,t h e r e f r i g e r a n t f l o ws o u n d i n t h e i n d o o ru n i t i s s i g-n i f i c a n t l y i m p r o v e d.K E Y WO R D S a i rc o n d i t i o n e r;f i l t e r;r e f r i g e r a n t;f l o ws o u n d;b l i n dp i p e;f l o wp a t h 随着生活水平的不断提高,人们对空调使用的舒适性要求越来越高,其中包括空调器噪声要求。空调器噪声是判断空调器品质的一个关键指标,噪声过大会影响人们的工作和生活,因此有必要对空调器噪声进行研究和分析1。随着电机和风机研究的不断深入,空调中空气流动声控制得越来越好,制冷剂流动声问题就凸显出来。近年来市场上针对空调器制冷剂流动声投诉越来越多,明装室内机在夜间开低风或微风运转时制冷剂流动声会更加明显。灯槽室内机(见图1)主要安装在客厅灯槽中,因此对低噪声要求较高。笔者分析灯槽专用室内机制冷剂流动声产生的原因,并给出相应的解决方案。图1 灯槽专用室内机三维图 4 6 第2 3卷 1 制冷剂流动声分析1.1 制冷剂流动声的产生机制制冷剂流动声主要是由制冷剂的压力损失转换而来2,制冷剂在节流部件内闪发流动,前后压差较大,管内气泡成核到一定程度后会产生制冷剂流动声,严重影响用户体验3。另外,制冷剂在管道内高速流动时会产生气流脉动噪声,在管道弯头、进出口分流与汇合处会产生涡流噪声1,4。制冷剂在节流部件中的流态如图2所示3,相关分析如下5:1)在制冷剂流动过程中,摩擦使液体压力降低,过冷液体转变为饱和液体;2)随着压力的进一步降低,液体过热,气泡成核过程开始,由于液体过热度很小,气泡成核主要是由壁面杂质核心引起,液体内部几乎不产生气泡。3)随着液体过热度的增大,壁面成核会增加,液体内部均匀成核也会增加,并对制冷剂的汽化产生不可忽略的影响。由此可见,节流部件内液体的成核是壁面成核和液体内部成核综合作用的结果。图2 节流部件管内流动状态分布31.2 制冷剂流动声特征容易产生制冷剂流动声的位置如下:1)管路的分配、扩大、合流、折弯、缩流处,如分液器、三通、消声器、过滤器、配管扩缩处。2)低压侧(压损大),如电子膨胀阀、分液器、毛细管、室内外热交换器(制冷和制热运行时低压对应不同的换热器,制热低压是室外换热器,制冷低压是室内换热器)和压缩机吸气侧。3)两相态容易产生不连续的制冷剂流动声(制冷剂两相态压损差异造成),制冷工况:压缩机启停、风速变化、系统部件状态变化等6;制热工况:除霜运转、除霜结束后启动、系统部件状态变化等2。笔者通过分析及改善电子膨胀阀、过滤器、黄铜管接头、盲管、换热器等,对制冷剂流动声改善方案进行研究。2 制冷剂流动声改善方案2.1 电子膨胀阀当制冷剂在电子膨胀阀内流向为上进横出(水平放置,见图3(a)时,会造成气液两相态不连续流入,产生间隔的制冷剂流动声。改为横进下出(垂直放置,见图3(b)后,由于电子膨胀阀进口处存在水平的直线段,可以使得气液两相态连续流入,从而消除间隔的制冷剂流动声。图3 电子膨胀阀安装方向变更在保证压缩机频率相同和室内机电机转速相同的情况下进行噪声测试,测试结果见表1。可以看出,电子膨胀阀垂直放置使得灯槽室内机噪声降低了1.8 1d B(A)。气液两相制冷剂连续流入的同时可以防止电子膨胀阀阀针的振动。表1 电子膨胀阀安装方向变更前后灯槽室内机噪声测试结果d B(A)放置方式噪声水平放置3 6.7 2垂直放置3 4.9 12.2 过滤器制冷剂流经图4(a)中过滤器时,会产生一定的制冷剂流动声,因过滤器横放在液管出口处,制冷剂流动声从机组内部传出。把过滤器更改为内部设计时,过滤器完全放到机组内部,并增加胶泥 第9期杨春雪 等:空调器室内机制冷剂流动声产生机制及改善方案4 7 图4 过滤器设计变更前后包裹(见图4(b),可以防止制冷剂流动声外传。针对这2种方式进行噪声测试。首先对同一型号室内机进行送风噪声(只开启风机)测试,由表2可以看出,2种型式过滤器的送风噪声基本相当。然后,在保证相同室外机运转参数的情况下,进行 标 准 制 冷 工 况(室 外 干/湿 球 温 度:3 5/2 4;室内干/湿球温度:2 7/1 9)下的噪声测试。由表2可见,采用分体式过滤器后噪声降低2.7 1d B(A)。表2 过滤器设计变更前后灯槽室内机噪声测试结果d B(A)过滤器型式送风噪声标准制冷噪声一体式2 5.8 83 0.5 5分体式2 5.8 62 7.8 42.3 阀后黄铜管接头灯槽室内机在制热模式下启停时,有由制冷剂脉动冲击所引起的口哨异声,噪声频率在27 0 0H z左右(见图5)。制冷剂流经电子膨胀阀阀口时,制冷剂的流体自持振荡产生的激波在电子膨胀阀中相互叠加,当振荡产生的激波达到某特定频率时,激波与阀腔共振频率相互叠加,噪声进一步放大,产生辐射力较强的口哨异声。这种制冷剂流动声属于液态制冷剂流经电子膨胀阀的流体脉动冲击噪声。在阀后增加黄铜管接头(见图6(b),分级节流后的制冷剂压力过渡比较平缓,改善制冷剂流图5 增加黄铜管接头前后灯槽室内机噪声频谱图经电子膨胀阀时的状态,消除制冷剂流动口哨异声。增加黄铜管接头后噪声频率27 0 0H z左右的波峰消失,没有增加新的波峰,改善效果如图5所示。图6 电子膨胀阀后增加黄铜管接头设计2.4 盲管静压技术节流后气液混合物在流经弯头部分时受离心力的作用,远心侧为制冷剂液体,近心侧为制冷剂气体,相当于产生离心分离的现象,会造成远心侧制冷剂流量大而近心侧偏小(见图7(a),制冷剂分流不均。在液管管路直线段设计一段盲管,再插入直管连接到分流器(见图7(b),破坏离心力对制冷剂流动的作用,即克服动压对分流的影响,利用静压实现分流均匀。同时气态制冷剂的均布,避免了气泡在局部的涡流,减小制冷剂流动声7。由表3可见,增加盲管前后的送风噪声基本相当。在保证相同室外机运转参数的情况下,进行 4 8 第2 3卷 图7 盲管静压技术标准制冷工况下的噪声测试,增加盲管后噪声降低了2.3 3d B(A)。表3 增加盲管前后灯槽室内机噪声测试结果d B(A)是否加盲管送风噪声标准制冷噪声无盲管3 3.1 23 8.3 2增加盲管3 3.0 13 5.9 92.5 换热器通常情况下,蒸发器各流路长度应相同,但是蒸发器附近的风场不同,各个区域的风速也不同,因此各流路换热效果存在差异。为平衡各流路的压力和流速:进风量较大的流路,其长度可以适当加长;进风量较小的流路,其长度要适当缩短。1)根据空气流场的特性,通过试验最后确定分流流路数为8。然后调整流路和各流路毛细管规格,平衡各流路的压力和流速,使换热器整体阻力降低,减小制冷剂流动噪声。2)在灯槽室内机的换热器设计中保证了各回路温差小于5,保证换热器各流路制冷剂流速均匀,不产生相应紊流,从而降低换热器中产生的制冷剂流动声。3 结论通过对灯槽室内机制冷剂流动声的理论分析和试验验证,找出制冷剂流动声产生的原因,并提出了对应的解决方案:1)通过电子膨胀阀垂直放置、引入盲管技术、增加黄铜管接头等措施,改善了制冷剂的流动状态,降低了制冷 剂 的 涡 流 噪 声 和 流 体 脉 动 冲 击噪声。2)通过换热器流路等方面的改善,使制冷剂在管路中均匀分配,保证了各流路的压力和流速一致性,避免了因紊流产生的制冷剂流动声。参 考 文 献1 葛住军,陈卓,许文斌,等.一种嵌入式空调室内机噪音分析J.制冷与空调,2 0 0 5,5(2):2 1-2 4,1 7.2 卢云.家用空调机冷媒音的特征及对策方法J.家电科技,2 0 1 1(2):7 4-7 5.3 林竹,吴空.变频电子膨胀阀空调制冷剂流动异音分析研究J.家电科技,2 0 1 2(1 1):7 8-7 9.4 邱嵩.空调室内机噪音分析及控制方法J.科技创新与应用,2 0 1 5(2 0):1 5 2.5 吴业正,朱瑞琪,曹小林,等.毛细管内制冷剂的综合成核理论与模型J.西安交通大学学报,2 0 0 2,3 6(7):6 6 1-6 6 4.6 吴俊鸿,夏增强,高智强,等.电子膨胀阀啸叫声产生原因及 解 决 方 法 J.制 冷 与 空 调,2 0 2 0,2 0(1 2):3 8-4 1.7 杨春雪,位 向 前,朱 小 磊,等.室 内 空 调 器:2 0 2 1 2 0 1 11 3 4 1P.2 0 2 1-1 0-1 52 0 2 2-0 7-0 9.