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控制流量的爪型三通及其结构

发表时间：2021/7/23 来源：《教学与研究》2021年6月上作者：张宏立

[导读] 一年四季，周而复始，炎炎夏日，如约而至，酷暑难耐，各显神通。随着人民物质生活水平的不断提高，家庭用的风扇等单一效果的吹风设备被边缘化逐渐淘汰，而可改变温度及创造舒适环境的空调家电逐渐取而代之，成为更多家庭的优先选择，因此空调也逐渐成为生活中的标配。

广东省江门市三菱重工金羚空调器有限公司张宏立 529040

摘要：一年四季，周而复始，炎炎夏日，如约而至，酷暑难耐，各显神通。随着人民物质生活水平的不断提高，家庭用的风扇等单一效果的吹风设备被边缘化逐渐淘汰，而可改变温度及创造舒适环境的空调家电逐渐取而代之，成为更多家庭的优先选择，因此空调也逐渐成为生活中的标配。
关键词：家用空调；热交换器；爪形三通；流量分配结构
Claw tee structure for flow control
Zhang Hongli
MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES-JINLING AIR-CONDITIONERS CO.,LTD
Jiangmen City, Guangdong Province 529040
ABSTRACT All the year round, hot summer goes round and begin again. People in order to enjoy the cooling, each shows magic. With the continuous improvement of people's material living standards, single effect blowing equipment such as household fans has been marginalized and gradually eliminated, while air-conditioning appliances that can change the temperature and create a comfortable environment have gradually replaced them, becoming a priority for more families, so air conditioning has gradually become a standard in life.
KEY WORDS: Household air conditioner   Heat exchanger   Claw type tee bend      Liquid distribution structure
        随着家用空调越来越普及，消费者的选择也越来越多，那怎样才能选择好的空调呢？我们要从两方面进行探讨一下，第一就要从空调的基本属性说起，空调的基本作用是改变环境温度，创造舒适生活，因此空间换热效果的好坏，以及给用户带来良好的使用体验就是其中的一个判定标准。另一方面随着新国标GB21455-2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》强制性国家标准2020年7月1日实施，对空调的工作能效又有新的要求（相比旧标准能效将提升14%），满足高能效要求也是作为好空调的第二个判定标准。无论第一个还是第二个判定标准，高能效制冷舒适的空调始终离不开制冷系统的合理设计，同时也离不开冷媒分配零件的结构保证。再好的系统回路设计，如果没有合理的结构作保障，是不能满足设计时的冷媒分配的设想效果，从而也不可能充分发挥制冷系统的作用，因此冷媒分流零件的流量分配结构至关重要，对于不同结构的冷媒分配零件有着不同的优缺点，下面针对常用的冷媒分配结构进行简单说明。
        一、常用分配结构的优缺点
       （一）Y型三通
       优点：1）结构简单。铜管两端进行端口处理，可实现一进多出的结构。2）制作成本较低，有利于整机的成本控制。缺点：1）分配效果波动较大，受三通的加工精度，夹具定位，焊接偏差等原因，会使出口管两端插入深度不一致容易引起分配不均，影响制冷效果。2）采用Y型三通结构，需要预留较大的结构空间进行放置。对于一般壁挂内机，由于空间紧凑，采用该结构会受到约束限制，多用于外机的回来分配。3）流量组合单一，一般流量以均分两路为主，对于两路有不同流量要求的需求，比较难满足。
       （二）分配器组件
        优点：1）作为专门的流量分配零件，其流量分配稳定，可靠性高。2）配合不同毛细管组合，可以形成多种流量组合方案，满足不同回路流量的设计需求。缺点：1）零件的结构复杂且加工精度要求较高。2）分配器及其组件制作工艺要求较高。3）材料成本及加工成本最高。
        （三）爪型三通
        优点：1）结构简单。2）流量分配稳定。3）占用放置空间小。4)零件成本低。5）放置于冷凝上可以采用自动焊接工艺，焊接工艺稳定性好。缺点：1）流量分配与Y型三通一样相对固定。
        通过三种分配结构的对比，爪型三通的成本最低，占用结构空间最少，工艺稳定性最好，在内机应用范围内优势尽显，若改善其分配不可变的缺点，则更为完美。

        二、爪型三通的结构及优化
        （一）了解爪型三通结构
        爪型三通主要安装于热交换器起分流作用,作为分配用的核心部件.例如按照设计回路的要求，需要把制冷回路分为两路，通过爪型三通则可以满足该要求，即通过爪型三通输入端，从另外两个端口流出，则可实现冷媒分配的效果。现有生产中，热交换器的翅片是由精密模具冲裁成型，由于翅片上的孔位已经确定，爪型三通安装脚的位置也随之而定，三通输入端与两个输出端的连线角度基于模具的限制一般无法改变，流量分配的比例也基本确定，因此流量分配已由位置结构确定，无法按照设计比例要求进行分配，针对不同的设计要求，输出端的流量比例分配无法进行调整。由于流量分配是直接影响空调制冷或制热能力发挥的关键所在，冷媒分配过少会使冷媒过早完成换热，换热后的冷媒处于室温状态，无法完成回路后段换热作用，因此制冷或制热能力会较差；若冷媒分配过多，会使冷媒在整个回路过程中都未能完全进行热交换，总体能力未能完全发挥，导致能效偏低。因此，有必要设计一种能够在现有结构条件制约下依然能够在适当范围内对各个输出端进行冷媒分配比例调整的结构。
        （二）优化爪型三通结构
        深层次了解爪型三通应用的目的、分配的结构及其自身的不足对我们设计者来说是很有必要的，了解其底层的意图，才能有针对性地进行优化，设计出更完美的产品。如何实现冷媒合理分配，是该零件设计优化的重点，现有技术是无法按照设计比例要求进行流量分配，若在输出端的结构上进行改良增加凹槽设计，则可有效控制两端冷媒输出量的比例，从而改善分配效果；其工作原理是通过控制冷媒输出管的截流面积来控制流量分配，凹槽在不同位置及不同的深度的情况下都可以控制调整流量，该设计在不影响装配操作性基础上，大大改善了分配不符合设计比例要求的问题。出口端的凹槽深度以及放置的位置，可以通过CAE软件进行模拟分析或使用实验法进行试错排除进行确定。
        总结语：
        科技的发展促进空调技术不断优化，使更多人民可以享受空调带来的舒适，过上美好的生活。高效舒适的空调设计理念会不断传承下去，相关的结构设计还将不断自我完善，不断创新，为系统性能的发挥保驾护航。
参考文献：
[1]张宏立麦汉荣.《一种能够控制介质流量的爪型三通》实用新型专利，授权公告号CN 207394195 U