1 膨胀装置—功能概述 膨胀装置能限制液态制冷剂流出冷凝器,产生从高冷凝压力至低蒸发器压力的压降,从而使温度下降。 膨胀装置可控制液态制冷剂注入蒸发器。 2 膨胀装置—类型 制冷系统使用的膨胀装置分为 固定流口和可变流口两种。 固定流口的流道横截面积是固定不变的,而可变流口的流道横截面积随着质量流量的变化而变。
1 膨胀装置—功能概述
膨胀装置能限制液态制冷剂流出冷凝器,产生从高冷凝压力至低蒸发器压力的压降,从而使温度下降。
膨胀装置可控制液态制冷剂注入蒸发器。
2 膨胀装置—类型
制冷系统使用的膨胀装置分为 固定流口和可变流口两种。
固定流口的流道横截面积是固定不变的,而可变流口的流道横截面积随着质量流量的变化而变。
固定和可变流口的膨胀阀有:
3 膨胀装置—毛细管
毛细管是一条细长的管子,整条管子的直径相同,用于 1 : 1 制冷系统(即一台压缩机和一个蒸发器)。
“ 毛细管 ” 一词其实并不准确,因为在毛细管的制冷应用中,表面张力并不重要。
制冷剂毛细管的内管直径通常为 0.5 mm 至 3 mm ,长度为 1.0 m 至 6 米。
降 低 压 力
压力下降毛细管内部压力下降的原因是:
摩擦导致的压降使液态制冷剂开始蒸发,因而形成液体和蒸 气的混合物。
液体 - 蒸气混合物的增加会进一步限制流量 —— 从而控制流经毛细管的制冷剂的量。对于给定的管长和 管径,摩擦力是恒定的,因此液体是在毛细管压差的作用下 流经毛细管。
优 点
1、 价格低廉,不含活动零件,因而无需维护。
2、 毛细管能在冷凝器和蒸发器之间达成压力平衡,使压缩机可以软启动。
3、 非常适用于采用密封式压缩机的系统 —— 此类系统采用精确充注和工厂装配。
缺 点
1、无法根据流动状况的变化自行调节,因而无法对环境温度及负荷的每天变化和季节性变化做出响应。因此其系统效率通常低 于设计工况。
2、 管孔狭小,容易阻塞,装配时需要倍加小心。应当在毛细管前端装一个干燥过滤器,以防止水汽或其他固体颗粒进入。
3、停机期间,蒸发器可能被注满,液体可能流向压缩机,使压缩机在启动时受损。因此对于毛细管系统来说,充注量必须非常精确。此外, 它只适用于密封式压缩机,因为此类压缩机不会泄漏,所以能精确充注 。一般会在蒸发器后端装一个储液器,以防压缩机发生液击。
4、 只适用于仅有一台压缩机和一个蒸发器的小型系统。
4 膨胀装置—自动膨胀装置
自动膨胀阀( AEV )又名 恒压膨胀阀 ,其作用是维持恒定压 力,从而维持蒸发器温度恒定。
通过喷嘴降低压力。
Pa - 大气压力
Ps - 弹簧压力
Pfs - 随动弹簧压力(取决于设计)
Pe - 蒸发器压力
Pa Ps = Pfs Pe , 膜片不移动。
当蒸发器压力下降, Pa Ps > Pfs Pe 时,膜片向下移动,阀门打开,让更多制冷剂流入蒸发器。
当蒸发器压力升高, Pa Ps < Pfs Pe 时,膜片向上移动,阀门关闭,流入蒸发器的制冷剂减少。
5 膨胀装置—热力膨胀阀
热力膨胀阀是最通用的膨胀阀,也是商用制冷系统最常用的膨胀阀。
热力膨胀阀在蒸发器出口处维持一定水平的过热度,从而防止压缩机发生液击 —— 一旦液态制冷剂流经感 温包所在的位置,它会试着关闭。
Pb - 感温包压力
Ps - 弹簧压力
Pe - 蒸发器压力
6 膨胀装置—电子膨胀阀
1、工作原理
1、温度传感器 用于测量离开蒸发器的过热蒸气的温度。
2、 压力变送器 用于测量蒸发器出口处的蒸发器压力。控 制器将压力信号转换成制冷剂的饱和温度测量值。
3、然后用过热蒸汽温度减去饱和温度,以 求得过热度 。
4、 控制器通过调节 PWM (脉宽调制)来打开或关闭阀门,以便 精确控制制冷剂流量 ,达到过热度的预设值。
7 详解热力膨胀阀
热力膨胀阀的核心是一个 感温元件( 1 ) ,它通过一个 膜片与阀体( 2 ) 隔开。
阀体内的其他主要元件有 过滤器( 3 ) 、 弹簧( 4 )和流口组件( 5 ) 。
一条毛细管将元件和 感温包( 6 ) 连接起来。
工作原理
热力膨胀阀在三种基本压力的作用下工作:
P1 :感温包压力 ,它作用于膜片上侧,方向与阀的开启方 向一致。
P2 :蒸发压力 ,它作用于膜片下侧,方向与阀的关闭方向 一致。
P3 :弹簧压力 ,它同样作用于膜片下侧,方向与阀的关闭 方向一致。
膨胀阀发挥调节作用时,膜片一侧的感温包压力( P1 )等 于另一侧蒸气压力( P2 )与弹簧力( P3 )之和。弹簧的作用是设定流口开启前感温包压力需要克服的最小阻力。主弹簧的作用是设定感温包压力为了打开阀门而需要克 服的最小阻力 / 压力。
8 内平衡与外平衡
正如我们在前面几页看到的那样,膨胀阀在三种基本压力的作 用下工作:感温包压力( Pb )、平衡口压力( Pe )和弹簧压力( Ps )。
平衡口压力是阀门感应到的蒸发器压力。 这适用于压力及压力 / 温度可变的膨胀装置。
将蒸发压力传递到阀膜片的方法有两种:
1. 内 平 衡 。
2. 外 平 衡 。
内 平 衡 —— 在内部将蒸发器压力传递到膜片。
外 平 衡 —— 蒸发器压力从蒸发器出口经外部连接传递到膜片。
* 注 意 : delta t 为 10 k (介质温度 – 蒸发温度)。若蒸发器的压降较高,应当使用带外平衡的膨胀阀。 也就是说,带有分液头的系统必须使用外平衡的膨胀阀。
9 过热度与过冷度
1、过热度
所谓过热度,是指在 感温包处测得的制冷剂蒸气温度 高出其露点温度的度数。
过热度的测量方法:在尽可能靠近感温包的位置测量 蒸发压力,并将读数换算成温度,然后用感温包处测 得的实际温度减去该温度。
过热度的单位是 Kelvin ( K )或 °C 。
过热度对于膨胀阀的正常工作起着举足轻重的作用。 阀门的作用就是让过热度保持恒定。 TEV 的主要作 用是控制过热度,而过热度也会调节 TEV 的开度, 从而实现闭合回路控制。
2、过冷度
所谓过冷度,是指在 液体管路中同一位置测得的泡点温度与液体温度之差。
过冷度的单位是 Kelvin ( K )或 °C 。
膨胀阀入口处的过冷度至少要达到 2 K ,以确保 热力膨胀阀无故障地工作。
为了防止膨胀阀前端的制冷剂中出现气泡, 制冷剂的过冷度必不可少 。
制冷剂中的气泡会降低膨胀阀的性能,从而减 少供给蒸发器的液体。
10 热力膨胀阀充注
热力膨胀阀使用的充注有四种:
1、通 用 充 注
( 标准反应时间 )
2、MOP 充 注
( 反应时间非常快 )
3、 带 压 载 物 的 MOP 充 注
( 较通用充注稍慢 )
4、 吸 附 充 注
( 反应时间慢 )
11 其他膨胀装置