来自SensoTech公司的超声波浓度计应用-冷媒中的油循环率
1. 背景介绍
空气调节过程中通常会使用压缩式制冷机。根据制冷机的设计和应用，需要使用多种油和制冷机的不同组合。制冷机的作用是传热，油的作用是润滑压缩机。由于压缩机的工作原理，空气调节过程中一部分油会被反压入冷却剂中。虽然油含量高有助于实现压缩机的最佳润滑效果，但也降低了制冷机的效率。因此，找到油和制冷剂的完美混合物比例尤为重要。由于能优化压缩制冷机，空调或压缩机制造商以及各个行业的研究机构和测试平台工程中均使用LiquiSonic®分析仪。在汽车空调的开发和优化过程中，持续监测冷却回路可提高效率，完善系统结构和参数。在大型冷却装置开发过程中也有类似的需求，通常用于建筑和工业过程中的空气调节过程。LiquiSonic®技术不仅可应用于研究机构和测试平台工程，还可应用于最终制冷系统的冷却工艺以检测漏油及监测，并确保工艺中的油循环率及温度。
1.1 工艺
压缩式制冷机的原理是制冷剂在一侧汽化且释放冷量，在另一侧液化并释放热量的循环过程。制冷机包括四个主要构件：
·膨胀阀
·汽化器
·压缩机
·电容器
膨胀阀降低了液体流通时的高压力。由于压力降低，制冷剂在蒸发器内完全蒸发并向环境中释放冷量， 而蒸发器从环境中吸收热量。在蒸发器中的制冷剂一直呈气态，通过压缩机的吸力，其压力一直小于蒸发压力。冷凝或低蒸发量降低了空气调节效率并导致压缩机的高功耗。压缩机增加了气态制冷剂流通时的低压力，所以处在高压力下的制冷剂再次液化。此压力效应实现了空气调节循环中制冷剂的循环。液化的制冷剂通过压缩工艺变热。在电容器中，热量被释放到环境中，电容器冷却。电容器和蒸发器都具备了换热器的作用。在汽车空气调节中，汽车内的蒸发器用于冷却，而电容器向环境中释放热量。液态制冷剂刷新该电容器并流入膨胀阀，而该制冷循环再次开始。
LiquiSonic®分析仪置于空气调节中
制冷剂的主要任务是在空调线路中传递热量。目前常用的一种制冷剂是R134a，这种制冷剂特别适用于汽车内等所使用的移动制冷系统中。由于具有高全球增温潜势（GWP），R134a将于2017年被逐渐废除使用并根据2011年的欧盟法规由CO2或1234yf等气候友好型制冷剂所取代。大型固定冷却装置中常用的是R717，其性能在制冷技术开始时已经得到证明。
制冷机油主要用于压缩机的润滑、密封和冷却。所采用的各种类型的油如下：
·聚酯油 (POE)
·聚烯烃基 (PAG)
·聚α-烯烃 (PAO)
将油直接置于压缩机内，油在压缩机内循环。油应通过若干密封件（圈）与制冷回路相分离。由于存在少量泄露，油常进入冷却剂中。由于空调线路压力较高，部分油也会被反压入压缩机。油的前后流动提高了压缩机的密封和润滑性能。因此， 在再注入冷却剂的过程中已存在少量油。
然而由于以下原因，冷却剂中的油会降低空气调节过程的效率：
·蒸发器及冷凝器中传热不佳
·冷却剂蒸发焓降低
·粘性增加造成压缩机不良增温
V – 声速 S – 超声发射器与接收器之间的距离 t – 测量时间
液体声速取决于每种成分的浓度。通过该液体发送声脉冲以确定声速和浓度。在这情况下，直到脉冲到达接收器测量时间停止。由于超声发射器与接收器之间的距离为固定的，声速便可以得到计算。声速、温度和浓度之间的关系在每种液体中是不同的，实验测量得到的产品数据集存储于LiquiSonic®控制器中用于计算正确的浓度。
SensoTech已在内部实验室测量了以下制冷剂：R22、R32、R125、R134a、R143a、R290 、R407C、 R410A、R717、R744、R1233zd (E) 、R1234yf、CO2和丙烷
由于制冷剂应用通常包括影响声速的剧烈压力波动，所以需要高端测量技术。另外，与其他工艺液体相比，制冷剂的声速非常低，并可低至 300 m/s。这就对测量技术提出了特殊要求，而这一要求因LiquiSonic®传感器的出色的高功率技术及精良设计而得到了满足。
以下为制冷剂R134a中的油浓度测量数据：
http://www.sensotechchina.com/down_show.asp?id=37
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