制冷系统部件设计（制冷系统吸气管路的布置和设计）

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, 如下图所示：

在流程图上面根据所给定的信息，可以计算出各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；下图为我们专用软件的计算结果；

来源：制冷百家，版权归原作者所有，侵权请联系删除

最终得到的质量流量单位是Kg/h, 当我们计算吸气管路管径的时候,我们需要根

据过热度计算出冷媒密度,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：

三、吸气管路的回油

由于流动产生的阻力损失,导致压缩机吸气口处的压力低于蒸发器出口处的压力。当吸气压力降低时，回气比容增大，压缩机的排气量减少，机组制冷量将会有损失。同时吸气管中还要维持足够高的制冷剂流速以使冷冻油能顺利返回压缩机。

吸气管中温度低，冷冻油粘度大，冷冻油在吸气管中沿管壁流动。油在吸气管中的移动取决于吸气的比容和速度，即质量流量。当比容增大时，必须维持较高的速度以使油随制冷剂一起移动。水平管内额定最低流速推荐值是3.6米/秒，竖直管内额定最低流速推荐值是7.6米/秒。

如果系统有能量调节，应按最小负载时的制冷量来选择吸气管尺寸。低压降与高流速的要求相矛盾，选型时应首先保证正常回油。以下两图分别为在不同制冷量与不同蒸发温度下保证回油的推荐最大吸气管尺寸。

四、吸气管路的走向和布局原则

水平管路应在流动方向向下倾斜，以利回油，斜度大约是每10英尺（3米）下降1/2英寸（1.27厘米）。制冷剂管路应尽可能短而直。

为了方便吸气上升管中的回油，每5米左右上升管应设存油弯。为了避免储存过多的冷冻油，存油弯应尽可能的小。

对于有能量调节的机组，若机组最大、最小负载相差很大时，按最小负载来匹配吸气管会造成最大负载时制冷量损失很大，可以在控制逻辑是增加特定的回油循环运行来弥补，适当的增大吸气管径。也可以采用双升管的型式，如下图。

两根管的截面积之和应等于最大负荷时同时满足气体流速和压降条件下的单根吸气管的截面积。细管的截面积满足最小负载时的流速和压降的要求。在最大负荷条件下，气体和油同时流过两根管，在低负荷条件下气体速度不足以携带油在两根管中流动。油将从制冷剂中析出，沉积在油弯部位，形成液封。

在P形弯的右侧将会形成一段油柱，当油柱的压力等于整个细管段的压降时P1-P2=ΔP，油柱高度将维持不变。此时液封将迫使流体从细管流过，因而提升了速度，保证了正常回油。

为了防止停机时蒸发器内的液态制冷剂沿吸气管进入压缩机，蒸发器的吸气集管都应设截流弯。当使用多个蒸发器，连接在公共吸气管上时，在连接部份应设反向截流弯，以防止一个蒸发器回流制冷剂影响其他蒸发器的膨胀阀温包控制系统。

当吸气上升管和蒸发器相连时，中间应留有一段水平段和截油弯用于安装感温包。截流弯用于产生排空区，防止在感温包所在位置积聚液体，可能使膨胀阀产生误动作。当蒸发器出口吸气管段无液体积聚或在吸气上升管前有一段长度合适的水平段，就不需要任何截油弯，除非为了回油。

五、总结：

除此之外，吸气管路由于内置的制冷剂状态最为复杂多变，布置设计方面还要考虑以下几个方面：

• 减少管路的死区, 避免存留过多的润滑油；
• 如果上升管路高度落差较大, 可以考虑每间隔2~4米设计回油弯；
• 所有外部连接的支管路, 都要求开孔位置在管路的顶部, 避免杂质和润滑油外流,甚至导致液锤；
• 管路每间隔1米以上, 适当考虑加装固定, 靠近压缩机部分,可以考虑加装阻尼块或者配重等；
• 吸气管路根据不同的应用情况, 在中低温的应用中, 需要做保温, 避免冷凝水和无效过热；
• 靠近压缩机的部分, 管路需要考虑3维方向柔性设计, 减少压缩机对外的振动传递；