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一、制冷剂充注量与性能的关系：

关于制冷系统制冷剂的充注量，一直是各大高校、科研单位、企业研究的对象，因为制冷剂充注的多或者少，都会影响到制冷系统的制冷量、功率等参数，我们看下以下几个关系曲线图：

有图3.4可知，在一定的压缩机运行频率下和相同的电子膨胀阀开度下，随着充灌量的增加,制冷量逐渐增大,在达到峰值以后,然后又逐渐的减少。

由图3.5可知：随着充灌量的增加,空调器输入功率上升。由于空调器的输入功率是由压缩机和风扇电机两部分构成的,其中风扇电机功率很小基本维持不变,而压缩机随系统运行情况变化很大。

压缩机功率与制冷剂的质量流量成正比，随着充灌量的增加，压缩机的质量流量增加，引起压缩机的耗功增大从而引起空调系统的输入功率逐渐增。

由图3.6可知，随着充灌量的增加，在能效比EER呈先增大后减小的趋势。当充灌量较少时，制冷量增加速度较快，而输入功率增加得相对较慢，所以EER=Q/N呈现增大的趋势，随着充灌量的继续增大，输入功率的增加速度大于制冷量的增加速度，因而EER 开始减小。

二、如何确定制冷剂的充注量：

在我们实际的设计或者调试当中，我们有很多方法去判断制冷剂的充注量是否合适；下面是一些老师傅们总结的常用的判断方法：

1、用手触摸吸气管、排气管感知铜管的冷热；

2、观察视液镜里的气泡；

3、测量高低压压力

4、测量压缩机的电流

5、计算过热度

6、计算过冷度

7、测量冷凝盘管、蒸发盘管的进出风温差

8、观察吸气管上的结露情况

9、称重量充注

当然这上面的方法都是具有一定的弊端，我们挑几个给大家讲解下弊端在哪里：

比如利用计算过热度的方法来判断充注量：弊端在哪里呢？

考虑因素：

毛细管系统

a、热天

b、冷天

c、潜热负荷

膨胀阀系统

a、冷凝器储液过多

详细阐述：

01）、通过测量蒸发器上吸气管的吸气温度和压力数值来计算过热度，压力值转换成温度值减去吸气温度值的差值，即为过热度。

02）、对于毛细管系统，测量正确的毛细管流量取决于压力和阻力。如果在冷天为了保证正确的过热度冲注系统，在热天系统会出现冷媒过量。对于最大热负荷条件的毛细管系统，会多加冷媒，由于最大热负荷是假想的，会减少冷凝器的面积，使高压升高。

03）、对于膨胀阀系统，会很容易冲注过量，由于膨胀阀会自动开启、关闭，过多或不足的冷媒流量通过盘管，会保持不变的过热度，如果认识到这一点，会使冷凝器内积聚更多的冷媒，引起高压升高，电流偏大，压缩机耗损。

利用测量压缩机的电流来判断制冷剂充注量，弊端在哪里？

考虑因素：

1）、冷天冲注氟利昂

2）、热天冲注氟利昂

3）、盘管的干净与肮脏程度

4）、过滤网的肮脏

5）、马达轴承的耗损

6）、主电源电压过低

7）、主电源电压过高

详细阐述：

在不同的情况下测试的电流也不同，例如电流受主电源电压值的影响，电压值的偏差引起电流的偏差。

电流还受到马达轴承的润滑、热天、冷天的影响。

三、利用Excel计算制冷剂充注量的可行性？

那么我们有没有什么办法，在设计的时候，就可以准确确定制冷剂的充足量呢？

首先我们必须要知道制冷系统的大部分制冷剂都在两器和液管中，其中两器中制冷剂的状态我们也要了解，以下就是两器中制冷剂状态的容积比计算方法：

01、冷凝器制冷剂的状态分析：

我们都知道：在冷凝器中, 根制冷剂状态的不同可分为过热段、冷凝段、过冷段三部分, 三部分的相对位置由冷凝器同周围环境间的换热条件决定；

如上图所示：

过热段：制冷剂进入冷凝器后冷凝，直到达到饱和蒸汽临界点；图上的排气到饱和蒸汽曲线交点的直线段。

冷凝段：制冷剂从饱和蒸汽段冷凝到饱和液体的直线段；图上两根饱和线之间的位置。

过冷段：制冷剂从饱和液体持续冷凝到过冷度位置。

三段的焓值情况如下表格所示：

本系统中的冷凝温度为45℃，我们假定下空气侧的状态参数，进口温度25℃，出口温度30℃；关于换热的对数平均温差计算如下：

我们将冷凝器微分成很多小块，微分的原则是每小块的焓增相等；根据计算公式有：

冷媒侧换热量：Q1=m*Δh（换热量=质量流量*焓增）

空气侧换热量：Q2=K*A*ΔTm（换热量=换热系数*换热面积*换热温差）

根据能量守恒我们有：Q1=Q2；

所以有：m*Δh= K*A*ΔTm

进行如下变换A= m*Δh/ K*ΔTm

首先我们可以认为整个换热器的换热系数应该是相等的（实际可能稍微有点偏差，不影响计算结果），由于制冷流量和焓增都是相等的；所以，细分的换热面积与ΔTm是成反比关系的；

根据上述的阐述，我们有以下计算结果：

02、蒸发器制冷剂的状态分析：

根据上述的方法，我们同样来计算蒸发器的换热状态：

蒸发器中的制冷剂状态是蒸发段和过热段，如下图展示：

两段的容积比计算数据如下：

很多学员在问了，这个体积比有什么用呢？后面我们将利用这个体积比来直接计算整个系统制冷剂的充注量

03、容积—密度曲线绘制：

上节课，我们讲解了利用EXCEL来计算换热器中制冷剂状态的容积比，通过这个容积比，我们能够准确的计算出冷凝器和蒸发器制冷剂的充注量，由于制冷系统中80%-90%的制冷剂都在两器，因此，我们可以计算出整个系统制冷剂的充注量，那么如何利用EXCEl来计算呢？

制冷剂的质量有如下公式：

我们先来看下冷凝器，我们只需要知道冷凝器的容积，然后乘以平均密度，就可以得到冷凝器中制冷剂的质量了；

方法如下：

根据上节课的介绍，我们计算出了冷凝器中三种状态（过热、冷凝、过冷）的容积比了；我们假设每段的换热系数与换热温差是相等的；

根据以下公式：

A= m*Δh/ K*ΔTm

则每个焓增都对用相同的换热面积，

将焓差均分为10点，容积比也均分为10点，每点的容积比、焓值如表格所示：通过每点的压力和焓值，计算出对应的密度：

上述表格为过热段的数据。

其他两段数据结果如下：

我们有了这些曲数据，可以绘制密度—容积比的曲线了。

有了这个曲线，我们可以直接通过计算曲线下的面积，就是冷凝器内的蒸发器质量了。

可以分成三部分分别计算，过热段、冷凝段、过冷段，这样会准确一点；小伙伴可以自行尝试，我们下面直接利用趋势线的方法来计算整条曲线的面积（相对计算三条曲线面积来说误差偏大一点）

求取曲线的面积对数学一般的同学来说难度有点大，我们需要根据趋势线的函数，求出原函数，再根据原函数来求曲线面积，用Excel不好实现；这里建议数学一般的同学回归原始公式：

我们利用每段的平均密度乘以容积比就是制冷剂的量了。

如下计算表格：

经过计算，如下结果：

M（冷凝器）=413.55V(冷凝器容积)

同理，我们绘制下蒸发器的密度—容积比曲线，如下结果：

绘制密度—容积比曲线，得到如下：

任然利用上面冷凝器的思路，经过计算，如下结果：

M（蒸发器）=54.72V(冷凝器容积)

最终的结果：

M（制冷剂充注）=1.15*（413.55V(冷凝器容积)+ 54.72V(蒸发器容积)）；

其中：1．15为经验系数，各位同行可以利用相同的思路，分别求得压缩机、排气管、液管、吸气管的体积，然后乘以平均密度的思路来求解，我们这里不做详细的讲解。

如果系统中有储液器的存在，这个系数需要增加。

我们这里不讲解利用曲线面积求解的过程，这个对于一般的学员来说难度很大，需要利用微积分求原方程，我们利用EXCEL做仿真的原则就是人人都可以掌握，所以这里讲解了求平均密度的方法来求得结果，实践证明，偏差不会很大。

我们以蒸发器的模型来做介绍：

蒸发器的趋势曲线方程是：

y = -138.27x3 + 311.14x2 - 260.59x + 115.37

求得原函数是：

F（x)=-34.5675X^4+103.71X^3-130.295X^2+115.37X

我们按照原函数，求得每个点的累计面积，表格如下：

计算下来，最终计算面积是：54.2175；

对比下差值：

A=54.72/54.2175-1=0.9268%;

偏差值仅在1%以内；

点数越多，偏差会越小。

所以这里建议数学不好的同行，直接求平均值也是可行的。

不同的制冷剂或者不同的系统，计算的方法一样，结果是不一样的，这里提供的这种思路供同行参考，可以理论计算结合实际，再一次次修正，相信几次之后，你的制冷剂充注量可以计算的很精确啦。

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