分析了目前制冷工業生產中對毛細管進行檢測的現狀，指出了現有檢測方法存在的缺陷，提出了一種新的方法———等效對比代換法。根據此新方法，設計了一種新的毛細管流量檢測裝置。同時，在研究分析的基礎上，對毛細管實驗方法的國家標準GB/T 23683—2009 提出了新的建議和補充。

1、引言

　　毛細管作為重要的節流器件，被廣泛應用于冰箱、冰柜、除濕機、空調器等制冷行業。毛細管節流性能參數按照實際的節流工況測量十分復雜，因而在生產實踐中，毛細管的節流參數一般采用限定條件下(定溫定出、入口壓力) 的氮氣流量來確定，它與毛細管自身的節流效果有很好的對應關系。顯然，毛細管參數的一致性直接影響到產品質量。從理論上講，毛細管采用相同內徑的材料，截取同樣長度即可。問題在于： 毛細管流量對內孔尺寸非常敏感，同樣內徑不同批次的產品性能都有較明顯的流量偏差，另外毛細管在繞制成形過程中，內孔截面形狀會受到影響，繞制完成后，參數必然存在離散性，有必要重新測量、調試和校正。

2、目前工業生產中毛細管測量的現狀

　　生產企業毛細管氮氣流量的測試標準是依據“制冷劑毛細管流量的試驗方法”國家標準：GB/T23683 - 2009 來進行的。該標準給出的實驗方法(傳統方法)如圖1 所示。

圖1 測定毛細管氮氣流量的試驗裝置(傳統方法)

　　通過在等溫、等壓條件下的測試，達到與標準值比較的目的。由于此方法耗時很長(測量一只元件需幾分鐘)，在大規模生產過程中難以按此方法進行實測。因此，為了能夠較快測量，GB/T 23683-2009 給出測試的替代方法，其原理如圖2所示。

圖2 測定毛細管氮氣流量的試驗裝置( 替代方法)

　　替代方法省去了調溫裝置，減少了溫度調節和檢測，很顯然也增加了測量誤差。GB/T 23683- 2009 規定的試驗方法的誤差為3% 左右，GB/T 23683 - 2009 給出的測試替代方法的誤差肯定還會更大。替代方法對出口為非標準大氣壓時，還須進行誤差修正計算，并給出了計算公式，但在大規模實測時，計算每一元件誤差并不現實。而且從工業測試的角度看，測試速度本身也不夠快，由于每次測量需要調整入口壓強到標準值，進入穩態后才有測量結果。單次測量需要20 ～ 30s，再加以修正調校，實際時間更長。僅以2011年冰箱、空調生產為例，國內電冰箱產量為7000 ～8000 萬臺、空調器為10500萬臺左右，其中多數節流器件采用毛細管，可見其測試工作量多么大。考慮到測試的難度，而且測試后的誤差也較大，不少工廠目前的做法是：毛細管繞制前抽檢(跟國標的規定有關，后面將討論這一點)，成形后不再檢測，就直接作為合格元件使用。這使得終端產品質量的一致性存在不小的不確定因素，對產品質量是有影響的。因此，研究有一種快速、準確、經濟的測量方法，對相關制冷行業的產品質量及生產效率的提高都很有必要。

3、新的測量方法

　　GB/T 23683-2009 的測量是采用直接測量方法。在毛細管氣體流量測量中其實可以有不只一種快速、準確的測量方法存在，當然是間接測量。作者經過分析比較，認為更為可行的是圖3所示的方法，即生產過程中的測量并不需要知道氮氣的標準流量是多少，最重要的是產品的毛細管和研發調試出來的標準毛細管是否流量一致。也就是說，只需要與給定的標準毛細管在完全相同的條件下進行比較，所生產的毛細管的性能即可獲得。

圖3 測定毛細管氮氣流量的試驗裝置(等效對比法)

　　圖3 中從左到右依次為與氮氣連通的主電磁閥、過濾器、減壓閥和接管分配器，所述接管分配器的兩個輸出端分別通過平衡毛細管連接第一接管連接器和第二接管連接器，所述第一接管連接器和第二接管連接器之間設置有微壓差顯示裝置(此裝置可以是微壓差電子傳感顯示組件，也可以是水或其它液柱通過柔性隔膜來測量顯示。該第一接管連接器連接標準毛細管，第二接管連接器連接樣本毛細管，所述平衡毛細管和標準毛細管為等阻力特性毛細管，所述標準毛細管和樣本毛細管均與大氣連通。這是一個等臂橋式毛細管流量檢測裝置，采用4 根等阻力毛細管構成的等臂橋式回路的檢測方式，通過等效對比代換法直接對比檢測樣本毛細管和標準毛細管的流量( 流量相同時微壓差檢測顯示為0) ，完全避免了現有技術因溫度變化、大氣壓強變化、氣源壓強變化、檢測儀表精度等對制冷劑毛細管流量測量產生的誤差( 因為兩條對比的支路前后端工作環境條件完全相同) ，大大提高了毛細管流量的檢測精度，可以將毛細管的流量偏差控制在1% 以內或更小，以橋件兩端的壓強200kPa 為例，則待測單一毛細管兩端壓強為100kPa，水柱高可達9.8m 左右，1%差值也能反映出9.8cm，如果按采用高精度電子微壓差傳感器，也完全能達到理想要求。

　　平衡毛細管的制備： 在檢測狀態下左右平衡毛細管位置對換并讀取微壓差顯示器的數據，不管標準毛細管和樣本毛細管是否有偏差，只要讀數相等則平衡毛細管合格。為保證平衡毛細管的精度，在制備平衡毛細管時將氮氣源的壓力調高至1MPa，可保證平衡毛細管的偏差在0.1% 以內。

　　本檢測方法有點像橋式電路在毛細管檢測方面的延伸。由于電橋測電阻肯定比萬用表精度高得多，本文介紹的毛細管測量方式就是一個毛細管橋，與電橋測電阻在檢測原理上高度相似，因此它的精度會更高。

　　采用這種測試方法，可提高毛細管流量的一致性，從而提升制冷產品的質量。該方法的其它優勢包括：

　　(1) 檢測時入口氮氣并不需要太高壓強( 如200kPa 左右) ，出口也不需標準大氣壓，測量結果無需修正，消耗氮氣更少，成本更低;

　　(2) 檢測時間更短(約3s) ，效率更高。如果配套調校修正，在10s 內完成一次檢測操作是可行的。2種方法比較結果見表1。

表1 兩種測試方法的比較

　　這一裝置的測試原理來源于筆者的專利，經過必要的實驗，并對具體應用的很多工藝細節進行了必要的完善。

4、對毛細管試驗方法國家標準GB/T 23683 -2009 的建議和補充

　　GB/T 23683 - 2009 在試驗方法的規定中有非常嚴格的限定條件，也只有這樣，才能保證測量精度及確定的誤差范圍，但筆者覺得，還是有值得商榷的內容：

　　(1) “5.1……毛細管應盡量呈直管狀接入系統進行試驗”，或“彎曲的最小曲率半徑不得小于300mm”的規定，這就是前面提到的繞制前抽檢的規定。規定的出發點顯然考慮到直管無形變，數更具一致性，但與產品毛細管繞制后的形狀明顯背離，按規定只能在繞制前測量，這對毛細管繞制成形后帶來的參數偏離沒有可能再檢和校正;

　　(2) GB/T 23683-2009 只提供了唯一替代方法，作為直接測量在原理上不會有任何問題，但至少有不止一種以上的間接測量方法可以采用。本文提供了一種間接測量方法，與“替代方法”相比，相關指標更先進。

　　國家標準是企業產品檢測的依據，作者提出的方法也在國標規定范圍。考慮實踐中遇到的具體問題，建議國標對毛細管測量的形狀不做規定，以最終產品形式進入檢測，并且對“替代方法”只作建議替代，在保證更好的測量效果的條件下，可采用其它替代方法。

5、結語

　　本文針對毛細管產品的檢測現狀，分析了制冷劑毛細管流量的試驗方法，指出了國家現行標準《制冷劑毛細管流量的試驗方法國家標準，GB/T23683-2009》在實際執行過程遇到的問題，提出了改進建議。采用等效對比代換法原理，介紹了一種新的測量方法，該方法具有測量速度快、精度高、成本低等特點，對制冷劑毛細管流量測試技術的發展及相關標準的改進有參考作用。