淺析小型制冷系統毛細管的選配和故障維修

本文就專門針對毛細管和制冷系統的匹配選型要求及發生故障時的診斷技術以及維修做一點淺顯的探討，希望能為我們在冰箱空調器維修中提供一些有用的幫助。

一、毛細管結構特點和工作原理

毛細管作為一種簡單、工作穩定的節流元件得到了在小型制冷系統中廣泛的使用，它能把從冷凝器輸出的高溫高壓液態制冷劑降溫、減壓后再送入蒸發器，使之獲得所需要的蒸發溫度。它的結構如圖1所示。

Pk，Tk為流入毛細管的常溫高壓的液態制冷劑的冷凝壓力和冷凝溫度;Po，To為流出毛細管的低溫

低壓的氣液兩相共存的制冷劑的蒸發壓力和蒸發溫度;L，D為毛細管的長度和內徑大小。

家用冰箱、空調器和小型除濕機中，以一定細孔徑和長度的銅管作為制冷系統的膨脹閥完成節流膨脹任務，這一功能稱為毛細管節流，或稱阻流式控制。當前國內外生產的小型全封閉式制冷壓縮機為主機的冷凍、空調等制冷設備，大多為毛細管節流方式。

毛細管的管徑一般在0.5～2.5mm，長度根據制冷系統的需要而定，一般都在0.5m以上，材料為紫銅管。它由紫銅管拉制而成，所以結構簡單，制造方便，價格低廉;沒有運動部件，本身不易產生故障和泄漏;具有自補償的特點，即制冷劑在一定的壓差ΔP=Pk-Po下，流經毛細管時，其流量是穩定的。當冷凝壓力Pk升高或蒸發壓力Po降低時，壓力差ΔP增大，制冷劑在毛細管內的流速也增大，同時產生閃發蒸汽的數量也相應增加。由于氣液兩種狀態并存，阻力大大增大，所以流經毛細管的制冷劑不會因ΔP增大而按比例增大。反之，當壓差ΔP減小時，因閃發蒸汽產生較少，故流量也不會減少。這就是毛細管的自補償作用。由于這個作用，當Pk或Po變化時，使用毛細管節流膨脹仍可得到較為滿意的制冷效果。當壓縮機停止運轉后，制冷系統內高壓側排出壓力和低壓側吸入壓力之間能夠得到迅速平衡，為再次啟動運轉時減小制冷壓縮機電動機的負荷創造了條件。

但同時它也有不少的缺點:不能按工況變化需要調整流通截面;為防止停機時制冷劑進入蒸發器過多，在啟動時產生沖缸，要嚴格控制用毛細管節流的制冷系統的制冷劑充注量，要保證即使在全部制冷劑進入蒸發器的情況下也不會引起液擊;它管徑小，管子又長，易堵塞，要求系統內清潔、無雜質，過濾網孔要細又密，在進口端安裝200～300目的過濾網;需要杜絕水分進入制冷系統，制冷壓縮機應在烘干后進行裝配，所有管道應清洗干燥處理，冷凍機油和氟利昂制冷劑中的含水量應在規定范圍之內，以防冰堵;毛細管與蒸發器等管道焊接時，要避免焊接造成的堵塞;當幾根毛細管并聯工作時，要求制冷劑能均勻分配須采用分液器;毛細管的選用是與制冷裝置相匹配的，故不能隨意更換毛細管，特別是當所用的管內徑與粗糙度不均勻、缺少互換性時，更應注意，否則會嚴重影響制冷系統的正常工作。

二、毛細管的選配和安裝

1. 毛細管的選配

在選配毛細管時，一定要使毛細管的長度、內徑與制冷系統的工況相匹配，否則定會影響制冷系統的正常工作，或達不到要求的制冷量。毛細管焊接在冷凝器輸液管與蒸發器進口之間，制冷劑在毛細管中的狀態和壓力變化與毛細管內徑大小、管壁粗糙度及管的長度密切相關，所以在維修更換毛細管時，必須按原毛細管的長度和內徑選配。但由于制冷劑在毛細管內的流動過程是兩相流動，加上各根毛細管的內徑及粗糙度往往缺少互換性，因此，準確定量計算比較困難。可以參看相關文獻資料，初步估算毛細管的直徑和長度，然后用實驗方法確定最佳的直徑和長度。

在小型制冷系統中用的比較多的經驗公式:

G=5.44(ΔP/L)0.571D2.71(1)

式中，G為制冷劑流量，g/s;ΔP為毛細管進、出口壓力差，MPa;L為毛細管長度，m;D為毛細管的直徑即內徑，mm。

在系統壓縮機功率和制冷劑(R134a、R22)已知的前提下，可結合圖表法進行初步的選型(表1)。

2.毛細管的安裝

在安裝毛細管時，一端與冷凝器出液管或液體分配器相連，另一端與蒸發器進液管相連。毛細管焊入管路前，需將它的端部銼削成45°斜口，以防切口部凹陷，減小管道截面積。毛細管可用穿入回氣管或焊貼在回氣管上的方式進行過冷，并在回氣管上盤繞幾圈，以防松動斷裂，其余部分盤成網環狀。當采用多根毛細管并聯時，入口端要對齊平整，切勿錯開，否則將使分液不均勻。

三、毛細管的故障及維修

1.毛細管的折斷泄漏

泄漏是小型制冷系統最常見的故障。在長期運轉中，由于使用不當、制冷系統內外的腐蝕、制造工藝缺陷以及工程材料先天缺陷的影響，再加上氟利昂制冷劑極強的滲漏性，都會使制冷系統發生泄漏。泄漏易發生在各個焊口、銅鋁過渡接頭、鋁制蒸發器和全封閉式制冷壓縮機電動機的接線柱等處。當毛細管折斷泄漏時，同制冷系統其他部件泄漏的故障現象相同，即蒸發器溫度不太低，冷凝器溫度升高很小甚至無溫升等。維修時，既不好進行補焊，又不能對折堵部位強制伸直修復(這是因為毛細管的內徑太小，補焊、伸直都會造成二次堵塞)。可以整條毛細管予以更換處理。最好辦法是徹底斷開折斷、折堵部位，找一根內徑和毛細管外徑相同的長40mm的紫銅管，先將斷口校直后，將斷開的毛細管兩端捅人套管中各1/2，頂緊， 然后用氣焊小火焰配合低銀焊條施焊。

2.毛細管的臟堵

造成臟堵的原因是制冷系統有污物。雜質來源于制冷零件殘存的污物、品質差的制冷劑和干燥劑脫落的粉末。一般情況下，系統機械雜質過多，在干燥過濾器的過濾網處沉積造成堵塞是基本故障，但在制造或搬運過程中，使毛細管變形造成死彎，流通面積變小，機械雜質容易積聚造成毛細管堵塞。毛細管的臟堵與否，可通過接在制冷系統低壓側的修理閥上的表壓力值驗證。當壓縮機運行10分鐘后，表壓力維持在0MPa位置，說明毛細管半臟堵，若處于真空負壓狀態，則說明全臟堵。全臟堵時壓縮機運轉聲沉悶。停機數十分鐘，壓力不回升或壓力平衡很慢。可以判斷臟堵位置在干燥器與毛細管接頭處。將毛細管與干燥器連焊處就近剪斷.若干燥器側噴出制冷劑，則說明毛細管堵塞，反之，為干燥器堵塞。若毛細管微臟堵，可在加熱毛細管的同時用手指彈松管體.使之暢通。若半堵塞，停機在焊口處拆下毛細管，用有壓力的氮氣來吹，直到在毛細管出氣口所懸掛的白紙無痕跡為止，更換干燥過濾器，焊上毛細管，恢復系統。如果發現毛細管堵塞嚴重時，應予以更換。安裝前，應對新毛細管進行檢查，觀察有無外觀變形、沙眼或破損等，然后將毛細管在原焊接處焊好。焊接時要細心操作，切勿使毛細管變形和被焊渣等堵塞。

3.毛細管的油堵

這是由于氟利昂制冷劑與冷凍油有共溶性，經長期循環，油中蠟成分會在低溫析出，逐漸沉積于溫度很低的毛細管出口附近的管壁上，使毛細管內徑變細，流動阻力增大，直至堵塞，從而導致空調器制冷性能下降。此種堵塞亦稱為“結蠟”。對這類故障，一般要更換成同長度、同內徑、同粗糙度的毛細管。

4. 毛細管的冰堵

這種故障大多發生在重修或正在維修的系統中，多因操作不當或系統中含有過量水分，抽真空處理不良，制冷劑本身含水量超過允許含量，換入的制冷零件未經干燥處理和打開的制冷系統在空氣過于潮濕的環境中長時間暴露等原因造成。冰堵大部分發生在毛細管的出口， 當液體制冷劑由毛細管到蒸發器蒸發時，體積大大膨脹.大量吸收熱量，這時毛細管出口處溫度可達到-5℃左右，系統內水分隨制冷劑循環到毛細管出口端就會凍結成冰粒，導致堵塞。排除冰堵故障時，對整體式空調器要斷開工藝管，放掉系統的制冷劑，待重新干燥抽真空后充入干燥氮氣，啟動制冷壓縮機運轉使干燥氮氣吸收水分后在抽真空，如此反復數次，恢復制冷系統時更換干燥過濾器，充注品質高的制冷劑，并加裝干燥過濾器，盡量吸收制冷劑中的水分;對于分體式空調器可收冷后，選用廚房冰箱帶法蘭盤的大的干燥過濾器，將內部的變色硅膠換為氯化鈣，然后將干燥過濾器的進端(帶法蘭端)連接在室外機低壓側三通閥螺紋上，另一端與螺母連接，放冷排空后恢復制冷循環，經數小時制冷運行不出現冰堵時，再收冷后把干燥過濾器拆下，恢復原連接，同時更換干燥過濾器，恢復制冷系統的運行。油堵與冰堵雖然同樣表現為壓縮機的低壓吸氣壓力大幅度下降，但仍有一定的原則。制冷系統油堵時，絕大部分是半堵狀態，制冷劑流動不暢，一般不會出現冰堵時所出現的周期性的結霜、化霜現象。當轉到制熱狀態時，電磁換向閥工作，使制冷劑的流動方向發生變化，毛細管中的油蠟狀物質有可能被開機瞬間的沖擊力反方向帶走，管路會暫時暢通，使系統能正常制熱。

在修理中禁止向制冷系統內充注甲醇消除冰堵，雖然形成的甲醇溶液可以降低冰點，但甲醇、水與氟利昂制冷劑混合，會產生化學反應，生成氫氟酸、鹽酸等酸性物質，腐蝕制冷零部件、破壞電機的絕緣性能，導致制冷系統的其他故障。

四、毛細管維修實例

華寶KFR一35GW 型空調器，開機后很短時間內有冷風吹出，但很快不再制冷。打開室內機檢查，發現毛細管出口處，由結露變為結霜。這是制冷系統管路堵塞的重要特征。為了作進一步驗證，用鉗型表測量機組工作電流，電流從開機5.1A逐漸上升到6.2A，蒸發器有冷感，但2分鐘后電流很快下降到3.8A，室內機再無涼風吹出，這種電流變化可以證實制冷系統有冰堵故障。與其它堵塞故障相比較，冰堵的特點是，停機一段時間后，堵塞處的冰粒會融化，系統又能制冷，制冷開始后，冰粒形成，又堵塞管路。而臟堵、油堵一旦形成，不會自動消除。排除冰堵故障的常規方法為，將制冷系統中的制冷劑放掉，用氮氣吹洗管路。但那樣既要排放制冷劑，又要耗費氮氣，且管中的水分也不易被完全吹出，效果也不好。排除不太嚴重的冰堵故障，可以采用干燥過濾器吸濕的方法。首先關閉高壓截止閥，然后開啟空調機組，使制冷劑完全流至室外的機組中，完成制冷劑回收。關閉低壓閥，然后將一個事先準備好的大號干燥過濾器，接在回氣管路上。打開高、低壓閥門，開啟制冷系統借助干燥過濾器的干燥吸濕作用，吸收系統內的水分。如果運行中出現冰堵現象，可以關機等待一段時間，再開機吸濕，直到制冷系統可以連續正常工作。故障排除后，重新將系統內制冷劑回收，再取下吸濕用的干燥過濾器，恢復原制冷系統。開啟機組測其電流值是否為額定電流值，再按正常標準補充一些制冷劑。此法既可保留原有系統的制冷劑不排放，又可節省氮氣。

(作者單位:廣東省中山市高級技工學校)