制冷系统基础管路设计方案，维修工必看！

丹佛斯课堂：制冷系统基础管路设计

最基本的制冷空调系统包括三段主管路：吸气管，热气管和供液管路。另外还有其他的分支管路，基于不同的系统可有可无，比如热力膨胀阀的外平衡管、热气旁通管路、喷液冷却管路、热气化霜管路、并联系统的油平衡管、气平衡管路等等。

本文旨在分析最基本的，也是制冷空调系统不可或缺的三段主管路的设计，主要包含确定管径大小和布置管路两方面，基本上适用于空调和各种制冷以及热泵等使用氟利昂的蒸汽压缩制冷系统。

一、吸气管路的设计总体原则

吸气管路是从蒸发器出口到压缩机的吸气口，这段管路中流动的介质可能包括有制冷剂气体，制冷剂液体和润滑油，管路设计的基本原则如下：

• 回油，依靠介质的流速将润滑油带回到压缩机中；

• 避免压缩机停机时回液引起带液启动；

• 最小化压降，减少对系统效率的影响；

• 最小化压缩机振动的传递；

• 气液油分离的效果；

• 最小化无效过热。

二、管径的计算方法

管径的确定可以通过基于标准或者设计工况下的数据，计算制冷剂的系统质量流量，然后再根据系统中制冷剂所处不同位置的物性，计算该位置的制冷剂容积流量，再除以管路的截面积，这样就可以得出不同管径下的制冷剂流速。

吸气管路管径的确定原则如下：

• 上升管路,冷媒流速不低于5m/s, 一般设计流速在8m/s以上,根据所用的润滑油的粘度稍有区别；

• 水平管路或者下降管路,冷媒流速不低于3m/s；

• 吸气管路的最大流速不得超出20m/s；

• 吸气管路所产生的压降不得超过20Kpa；

• 满足带油所需要的流速的前提下管径尽可能设计的大,这样利于降低系统压降和振动。

举个栗子：如果已知一个使用R22制冷剂的系统的制冷量是20kW，冷凝温度50摄氏度,蒸发温度3摄氏度,过冷度2k, 如下图左图所示, 在压焓图上面根据所给定的信息，可以确定3点和TE点的位置，从而确定这两点的焓值各自是多少，用系统的制冷量除以这两点焓值的差值，就可以得到系统的质量流量，焓值的单位是KJ/Kg, KJ和W，可以换算乘上时间,更换一下：

最终得到的质量流量单位是Kg/s, 当我们计算吸气管路管径的时候,我们需要根据过热度确定1点的位置，查找R22冷媒的物性,查到该1点位置下的冷媒密度,密度单位为Kg/m3, 制冷剂的质量流量除以密度就可以得到1点位置的容积流量，单位为m3/s。最后，用这个容积流速除以不同管径下的截面积，就可以得到不同管径下的冷媒流速,类似于下图所示, 横坐标是制冷能力，纵坐标是基于不同管径下的管路流速：

三、吸气管路压降的确定

吸气管路上总的压降ΔP包括三个方面，管路沿程阻力是由于流体流动中管壁摩擦所造成的阻力，管路上安装的附件产生的压降，比如吸气过滤器、角阀、四通换向阀等，最后还有由于高度上的差异产生的重力的影响。通常情况下，附件的压降可以通过附件的生产厂家所标定的数据来确定，吸气管路内部流动的制冷剂是气体状态，重力的影响基本上可以忽略不计，沿程阻力通过经验性的估计也可以大概确定下来。理论上三个方面的阻力产生的压降计算方法如下：

相对于热气管路和供液管路, 吸气管路的压降对系统的效率影响非常显著， 如下图所示的理论计算结果，一般吸气管路产生的压降不允许超出20Kpa，也就是3PSI，当压降达到6PSI时候，系统的能力下滑3%，效率下滑2%。

四、吸气管路管径的确定

如下图所示，横坐标为系统的制冷能力，纵坐标为管路中制冷剂的流速，合理的流速范围假定为5~20m/s。不同的管径对应不同的制冷能力可以根据图中给定的合理范围进行选择。

举例说明，假设一个制冷系统的能力变化范围为5~20kW，注明：该能力变化范围取决于压缩机的允许运行范围和系统的设计工况以及实际的使用使用工况，比如中国的T1工况范围，所取的数值是可能的最小制冷能力和可能的最大制冷能力，也就代表了可能的最小制冷剂流量和可能的最大制冷剂流量。

系统的制冷能力为5kW时，在合理的流速范围内可以选择的管径分别为22、28、35和42mm，这些可以选择的管径可以满足5kW制冷能力下的带油和避免过大的振动等要求，而系统在20kW制冷能力下，可以选择的管径分别为42、67mm以及更大的管径，这样我们在系统的整个制冷能力范围内能够选择的管径只有42mm，就是涂红色的管径，它既可以满足在最小制冷剂流量情况下的回油，又不会在最大制冷剂流量的情况下因为流速过快引起振动的问题。