王春玲 王 辉

（合肥美的电冰箱有限公司 合肥 340100）

引言

冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器等部件组成，制冷系统在充注冷媒前，需要尽可能抽净制冷管道里的不可凝气体和水蒸气[1]。若制冷系统里存在不可凝气体和水蒸气，会导致压缩机排气压力提高，制冷效率降低，从而使整机能耗增加[2]；同时，这些不可凝气体和水蒸气会造成冰箱管路中铁质部件内壁锈蚀、剥落，从而形成“脏堵”和“冰堵”[3]。因此，研究抽真空工艺，对保证冰箱的质量稳定具有重要意义。

抽真空的效果与抽真空方式、真空泵规格，抽空时间都有关系，那与产品的制冷管路设计可有关系？本文从管路的直径、长度、走向、材质这几个因素着手，研究管路设计对抽真空的影响程度。

1 实验材料和方法

1.1 试验材料和仪器

1）莱宝LEYBOLD TTR 91NS皮拉尼真空计两套；

2）抽速为8 L/s的旋片真空泵，两根抽真空管；

3）自制三通两套，接头若干；

4）不同直径、长度、材质的管路若干。

1.2 实验方法

1.2.1 直管实验

分别取上述不同外径、长度、材质的管路，由于场地限制，把管路沿直径1 000 mm圆环形缠绕，其流导等效于直管。管路一端通过三通管接抽真空管和真空计1，另一端接真空计2，所有管路抽真空12 min后，保压回升1 h，记录抽真空及回压过程中真空度的变化，实验装置如图1所示。

1.2.2 弯管实验

图1 实验装置示意图

分别取外径φ1.8，内径φ0.7铜管一根，长度为5 m；外径φ8，内径φ6.5的铝管一根，长度10 m，将这两根管路分别来回弯折，弯折长度为200 mm，如图2所示。其实验方法同直管抽真空实验，记录抽真空及回压过程中真空度的变化。

2 实验数据分析

根据抽真空实验原理[4]，判断抽真空效果好坏的依据，可以从两个方面去评价：①抽真空12 min后，真空计2（非抽空端）的数值大小；②保压回升1 h后，管路两端真空计1和真空计2的数值大小。

2.1 管路直径对抽真空的影响

分别取4根外径不同，长度都为10 m的铜管，抽真空12 min，保压回升1 h。

根据表1数据，以及图3、图4、图5曲线可以看出，抽真空12 min后，Ф1.8铜管真空计2数值为2 125 Pa，Ф4铜管真空计2数值为46.1 Pa，Ф6铜管真空计2数值为15.1 Pa，Ф8铜管真空计2数值为7.54 Pa，真空计2的数值随着外径增大而减小。保压回升1 h后，Ф1.8铜管真空计1和2的数值分别为1 666 Pa、1 761 Pa，Ф4铜管真空计1和2的数值分别为235 Pa、226 Pa，Ф6铜管真空计1和2的数值分别为172 Pa、170 Pa，Ф8铜管真空计1和2的数值分别为114 Pa、110 Pa，平衡时间，Ф1.8铜管在回升期间内，真空表1不断上升，真空表2不断下降，60 min仍未平衡。Ф4铜管在20 min时开始平衡，Ф6铜管在4 min即达到平衡，Ф8铜管在3 min达到平衡。管路直径越大，平衡时间越短，真空回升越小。可以看出，管路直径是影响抽真空的重要因素。

2.2 管路长度对抽真空的影响

图2 管路弯折示意图

分别取外径Ф1.8的铜管、外径Ф4的铜管、外径Ф6的铝管、外径Ф8的铝管各两根，长度分别为5 m、10 m，抽真空12 min，保压回升1 h。

根据表2数据以及图6、图7、图8、图9曲线可以看出，抽真空12 min后，5 m的Ф1.8铜管真空计2数值为1 190 Pa，而10m的Ф1.8铜管真空计2数值为2 125 Pa；5 m的Ф4铜管真空计2数值为25.8 Pa，而10 m的Ф4铜管真空计2数值为46.1 Pa；5 m的Ф6铝管真空计2数值为8.75 Pa，而10 m的Ф6铝管真空计2数值为17.8 Pa；5 m的Ф8铝管真空计2数值为5.47 Pa，而10 m的Ф8铝管真空计2数值为9.17 Pa，管路越长，在相同的抽空时间内，真空度越差，越不容易抽下来。且管径越小，长度越长，形成的管路前后压差越大。

表1 不同管径管路抽空实验数据

图3 不同管径抽空和回升对比（真空计2）

图4 不同管径真空回升平衡情况对比（真空计1和真空计2平衡）

图5 Ф4、Ф6、Ф8真空回升平衡对比（图2局部放大）

表2 不同长度管路抽空实验数据

图6 Ф1.8铜管5 m和10 m抽空及回升对比

图7 Ф4铜管5 m和10 m抽空及回升对比

但是保压回升1 h后，长度为5 m、10 m的Ф1.8铜管真空计2的数值之比为2.5，长度为5 m、10 m的Ф4铜管真空计2的数值之比为1.15，长度为5 m、10 m的Ф6铝管真空计2的数值之比为1.08，长度为5 m、10 m的Ф8铝管真空计2的数值之比为0.9，总的来说，长度越长，真空回升越快。但是不同管径，影响程度是不同的。直径越小的管路，其真空度受管路长度的影响越大。管径越大的管路，长度对真空度的影响越小。

2.3 管路走向对抽真空的影响

分别取长度5 m的Ф1.8直铜管和多折弯铜管各一根，长度10 m的Ф8直铝管和多折弯铝管各一根，抽真空12 min，保压回升1 h。

根据表3数据以及图10、图11曲线可以看出，抽真空12 min后，5 m的Ф1.8直铜管和多弯铜管真空计2数值接近，10 m的Ф8直铝管和多弯铝管真空计2数值有较大差异。大直径的多弯管走向对抽真空效果有影响。

而保压回升1 h后，无论管路直径大小，直管两端真空度回升比弯管的均要小，且直径越大，弯管比直管回升的越大。

综上可以看出，管路走向是影响抽真空效率的重要因素，直径越小，其弯管等效管路长度与直管长度越接近，弯管和直管的真空差异越小。但是管径越大，弯管相对于直管对抽真空的影响就越大。

图8 Ф6铝管5 m和10 m抽空及回升对比

图9 Ф8铝管5 m和10 m抽空及回升对比

2.4 管路材质对抽真空的影响

管路在大气环境中能溶解、吸附一些气体。当管路置于真空中时就会因解溶、解吸而出气，对于一般真空管路来说，材料的出气也是影响真空度的因素之一。那么针对冰箱的管路材质进行抽真空的验证如下:

表3 不同走向管路抽空实验数据

图10 Ф1.8铜直管和多弯管抽空及回升对比

图11 Ф8.0铝直管和多弯管抽空及回升对比

分别取长度10 m的Ф4钢管和铜管各一根，长度10 m的Ф6铜管和铝管各一根，抽真空12 min，保压回升1 h。

根据表4数据以及图12曲线，抽真空12 min后，Ф4钢管和铜管真空计2的数值基本相同，Ф6铜管和铝管真空计2的数值也基本相同，除了管径较大，真空度越低外，材质对真空度的影响不大。

保压回升1 h后，Ф4钢管和铜管两端真空度基本相同，Ф6铜管和铝管两端真空度也基本相同，说明管路材质对抽真空效率的影响很小。冰箱的制冷管路充注冷媒前是低真空管路，而材料表面的放气对高真空容器影响比较大，而对低真空容器影响很小，因而冰箱管路材质对冰箱管路抽真空影响较小。

表4 不同材质管路抽空实验数据

图12 钢管、铜管、铝管和抽空及回升对比

3 结论

1）管路直径是影响冰箱管路抽真空效率的最重要因素；直径越小，抽空效果越差，平衡时间越长，真空回升越快，真空度越差。所心说在设计时，在满足产品性能的情况下，尽量优先直径大的管路，有利于抽真空和能耗；

2）管路长度的影响，直径不同，影响程度不同，直径越小的管路，其抽空效果受管路长度的影响越大，因此，冰箱管路中毛细管的直径和长度的选择最影响抽真空效率；而大直径的管路其长度对抽真空的影响就逐渐减小。因此在冰箱管路设计时，在满足性能的条件下，尽量减少毛细管的长度；

3）管路走向是影响抽真空效率的重要因素，且管径越大，弯管程度对抽真空效率的影响越大。在冰箱管路中，蒸发器的管路直径最大，且弯曲程度也最大，因此蒸发器在设计过程中，应当减少弯曲次数；

4）从目前冰箱管路所使用的材质来说，管路材质的对抽真空的影响最小。