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当蒸发盘管较细或相对较长,或者多根盘管共用一个热力膨胀阀,通过分液器并联时,因制冷剂流动阻力较大,若仍使用内平衡式热力膨胀阀,将导致蒸发器出口制冷剂的过热度很大,蒸发器面积不能有效利用。这时,就不应使用内平衡式热力膨胀阀。
如图2所示为外平衡式热力膨胀阀工作原理图。其中,1—阀芯;2—弹性金属膜片;3—弹簧;4—调整螺钉;5—感温包;6—平衡管。从图2中可以看出,外平衡式热力膨胀阀的构造与内平衡式热力膨胀阀基本相同,只是弹性金属膜片下部空间与膨胀出口互不相通,而是通过一根小口径平衡与蒸发器出口相连,这样,膜片下部承受蒸发器出口制冷剂的压力,从而消除了蒸发器内制冷剂流动阻力的影响。
热力膨胀阀是组成制冷装置的重要部件,是制冷系统中四个基本设备之一。它实现从冷凝压力至蒸发压力的压降,直接决定整个系统的运行性能。但是在实际工作中,热力膨胀阀的运行情况往往被忽视,使热力膨胀阀成为设备维护中的一个死角。而定期检查和调整热力膨胀阀,对制冷设备的运行寿命,节约能源,降低运行成本,却有着重要的意义。
2.1 热力膨胀阀工作原理
热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同,热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在工业冷却设备中,一般采用外平衡式热力膨胀阀。热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成。感应机构中充注氟利昂工质,感温包设置在蒸发器出口处,其出口处温度与蒸发温度之间存在温差,通常称为过热度。感温包感受到蒸发器出口温度后,使整个感应系统处于对应的饱和压力Pb。该压力将通过膜片传给顶杆直到阀芯。在压力腔上部的膜片仅有Pb存在,膜片的下方有调整弹簧的弹簧力Pt和蒸发压力P0,三者处于平衡时有Pb=Pt+Po 。当蒸发器热负荷增大时,出口过热度偏高,Pb增大,Pb>Pt+Po,合力使顶杆、阀芯下移,热力膨胀阀开启增大,制冷剂流量按比例增加。反之,热力膨胀阀开启变小,制冷剂流量按比例减小。因此,制冷设备是由热力膨胀阀通过控制过热度实现制冷系统的自我调整。
2.2 确定正确的过热度
要保证热力膨胀阀工作在最佳匹配点,就必须保证热力膨胀阀有合适的过热度。热力膨胀阀的过热度由静装配过热度与有效过热度组成。使阀门开始开启所需要的过热度称为开启过热度,又叫静装配过热度,一般的静装配过热度约为3℃。从热力膨胀阀开始开启至额定开度所需要的过热度增量,称为热力膨胀阀的有效过热度或可变过热度。其数值的大小与弹簧的刚度及阀芯的行程有关,一般有效过热度约为2~5℃,通常把热力膨胀阀的静装配过热度与有效过热度之和称为工作过热度,即平时所说的过热度。因此,我们只有保证过热度在合适的范围内,制冷系统才能达到最大冷量,又不会引起湿冲程。工业油冷却机过热度都要求在5~8℃之间。如果发现过热度不在该范围内,就要进行调整。
制冷设备刚投入运行,热力膨胀阀是不用调整,但是在设备连续使用几年后,由于阀针的磨损、系统有杂质、阀孔部分有堵塞及弹簧弹力减弱等原因,影响了热力膨胀阀的开启度,使得热力膨胀阀偏离了它的工作点,表现为热力膨胀阀开启度偏小或过大。
热力膨胀阀开启度太小的话,就会造成供液不足,使得没有足够的氟利昂在蒸发器内蒸发,制冷剂在蒸发管内流动的途中就已经蒸发完了,在这以后的一段,蒸发器管中没有液体制冷剂可供蒸发,只有蒸汽被过热。因此,相当一部分的蒸发器未能充分发挥其效能,造成制冷量不足,降低了设备的制冷效果。工业油冷却机的压缩机大多采用蒸发器回来的蒸汽来冷却压缩机,如果热力膨胀阀开启不够,轻者由于系统的回压缩机气体减少,造成低压端吸气压力太低,使压缩机低压停机,系统停止运行;重者由于蒸汽过热度过大,对压缩机冷却作用减小,压缩机的排气温度会增高,润滑油变稀,润滑质量降低,压缩机的工作环境恶化,会严重影响压缩机的工作寿命甚至烧毁压缩机。据分析与过热度过大有关。另外由于被冷却介质温度降不下来,又增加了压缩机的运行时间,也增加了耗电量。
与此相反,如果热力膨胀阀开启过大,即热力膨胀阀向蒸发器的供液量大于蒸发器负荷,会造成部分制冷剂来不及在蒸发器内蒸发,同气态制冷剂一起进入压缩机,引起湿冲程,甚至冲缸事故,损坏压缩机。同时,热力膨胀阀开启过大,使蒸发温度升高,制冷量下降,压缩机功耗增加,增加了耗电量。因此,有必要定期检查调整热力膨胀阀,尽量让热力膨胀阀工作在最佳匹配点。
4.1 热力膨胀阀调整前的检查
在调整热力膨胀阀之前,必须确认设备制冷异常是由于热力膨胀阀偏离最佳工作点引起的,而不是因为氟利昂少、干燥过滤器堵塞、滤网、风机等其他原因所引起的。同时,必须保证感温包采样信号的正确性,感温包必须水平安装在回气管的下侧方45度的位置,绝对不可安装在管道的正下方,以防管子底部积油等因素影响感温包正确感温。更不能安装在立管上。检查冷凝器风机控制方式,尽量采用调速控制,以保证冷凝压力恒定。
4.2 热力膨胀阀调整时注意事项
热力膨胀阀的调整工作,必须在制冷装置正常运行状态下进行。由于蒸发器表面无法放置测温计,可以利用压缩机的吸气压力作为蒸发器内的饱和压力,查表得到近似蒸发温度。用测温计测出回气管的温度,与蒸发温度对比来校核过热度。调整中,如果感到过热度太小,则可把调节螺杆按顺时针方向转动(即增大弹簧力,减小热力膨胀阀开启度),使流量减小;反之,若感到过热度太大,即供液不足,则可把调节螺杆朝相反方向(逆时针)转动,使流量增大。由于实际工作中的热力膨胀阀感温系统存在着一定的热惰性,形成信号传递滞后,运行基本稳定后方可进行下一次调整。因此整个调整过程必须耐心细致,调节螺杆转动的圈数一次不宜过多过快(直杆式热力膨胀阀的调节螺杆转动一圈,过热度变化大概改变1~2℃)。
4.3. 热力膨胀阀过热度的测量方法。
步骤如下:
1)停机。将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处(对应感温包位置)的保温层内。将压力表与压缩机低压阀的三通相连。
2)开机,让压缩机运行15分钟以上,进入稳定运行状态,使压力指示和温度显示达到一稳定值。
3)读出数字温度表温度T1与压力表测得压力所对应的温度T2,过热度为两读数之差T1- T2。注意,必须同时读出这两个读数。
热力膨胀阀过热度应在5~8℃之间,如果不是,则进行适当的调整。可以看到调整后压缩机机壳的温度较调整前会有明显的变化。
经过长期对工业油冷却机的运行情况统计,发现热力膨胀阀偏离工作点的情况通常发生在使用寿命的中后期,因此,决定对热力膨胀阀的检查调整重点放在设备寿命的中后期上,下面是根据实际统计确立的热力膨胀阀检查周期。
热力膨胀阀检查调整周期
使用前4年 5~8年中 第9年以后
3 次/年 2次/年 3次以上
如图1所示是内平衡式热力膨胀阀的工作原理图,从图1中可以看出,它由阀芯、阀座、弹性金属膜片、弹簧、感温包和调整螺钉等组成。其中,1—阀芯;2—弹性金属膜片;3—弹簧;4—调整螺钉;5—感温包。以常用的同工质充液式热力膨胀阀分析,弹性金属膜片受三种力的作用 :
P1—阀后制冷剂的压力,作用在膜片下部,使阀门向关闭方向移动;
P2—弹簧作用力,也施加于膜片下方,使阀门向关闭方向移动,其作用力大小可通过调整螺丝予以调整;
p3—感温包内制冷剂的压力,作用在膜片上部,使阀门向开启方向移动,其大小取决于感温包内制冷剂的性质和感温包感受的温度。
对于任一运行工况,此三种作用力均会达到平衡,即p1 p2=p3,此时,膜片不动,阀芯位置不动,阀门开度一定。
热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。它的开启是由过热度决定的。
为防止机组在初始启动时,蒸发侧的制冷剂压力和流量过大,引起压缩机过载,一般热力膨胀阀均设有MOP功能,即蒸发压力只有在低于设定值时,膨胀阀才打开。但其功能与电子膨胀阀相比,仍显得较为单调。电子膨胀阀在...
相同制冷量的情况下,电子膨胀阀价格高,电子膨胀阀温度调节准确,精度高,负荷波动大的情况下,推荐使用电子膨胀阀
热力膨胀阀实现冷凝压力至蒸发压力的节流,同时控制制冷剂的流量;它的体积虽小,但作用巨大,它的工作好坏,直接决定整个系统的工作质量,以最佳的方式给蒸发器供液,保证蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度稳定,感温包必须与压缩机的吸气管良好的接触从而准确的感应压缩机的吸气温度,通常充注着与制冷系统内部相同的制冷剂,从而实现通过感温包反馈回来的压力即是压缩机吸气温度对应的该种类型制冷剂的饱和压力,通过膨胀阀确保了在运行环境发生变化时(比如热负荷变化),实现蒸发器最优及最佳的供液方式,感温包的充注量只根据在某一特定的温度下完全感温包内液态制冷剂完全蒸发来进行修正的,这就等于给作用在膨胀阀膜片上方感温包反馈回来的压力规定了一个上限,因为如果管壁表面温度继续增高,只会增加感温包内部气态制冷剂的温度(处于过热状态),而压力基本上不再改变。
按照平衡方式不同,膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在专用空调中,由于蒸发器有分路并采用莲蓬头分液器,压降比较大,造成蒸发器进出口温度各不相同。在这种情况下,使用内平衡式膨胀阀会因蒸发器出口温度过低而造成热力膨胀阀过度关闭,以至膨胀阀丧失对蒸发器的供液调节功能。所以专用空调均采用外平衡式膨胀阀,采用外平衡式可以避免膨胀阀过度关闭的情况,保证有压降的蒸发器也得到正常的供液。
膨胀阀在制冷系统中的作用:
① 节流降压
将冷凝器冷凝后的高温高压液态制冷剂节流降压,成为容易蒸发的低温低压的汽液混合物,进入蒸发器蒸发,吸收外界热量;
② 调节流量
根据感温包或气箱头得到的温度信号,膨胀阀能自动调节进入蒸发器的制冷剂流量,以适应制冷负荷不断变化的需要。
③ 保持一定过热度、防止液击和异常过热膨胀阀通过流量的调节使蒸发器具有一定的过热度,保证蒸发器总容积的有效利用,避免液态制冷剂进入压缩机引起液击;同时又能控制过热度在一定范围,防止异常过热现象的发生。
专业空调的膨胀在出厂后,已经与蒸发器进行最佳"匹配"。"匹配"就是要求膨胀阀和蒸发器一起工作能够稳定运行的同时,产生最大的能量。每台蒸发器均存在一条最小的稳定信号线(MSS线),如图。从图可知,在蒸发器的MSS线上,不同的制冷剂均对应一临界过热度;当蒸发器工作在MSS线左侧,则制冷系统将不稳定,若工作在MSS线右侧,系统工作稳定但过热度太大而蒸发器的利用率不高;斜线为热力膨胀阀的静态线,理论上,工作点A应该是最佳匹配点,此时蒸发器过热度处于临界状态,制冷量最大且处于临界稳定状态。热力膨胀阀的调整工作,必须在制冷装置正常运行状态下进行,由于蒸发器出口处无法放置温度计,可以利用压缩机的吸气压力作为蒸发器内的饱和压力来校核过热度。调整中,如果感到过热度太小,即流量太大,则可把调节螺杆按顺时针方向转动半圈或一圈(即增大弹簧力,减小膨胀阀开启度),使流量减小,反之,若感到过热度太大,即供液不足,则可把调节螺杆朝相反方向(逆时针)转动,使流量增大。由于实际工作中的热力膨胀阀感温系统存在在着一定的热惰性,形成信号传递滞后,因此整个调整过程必须耐心细致,调节螺杆转动的圈数一次不宜过多(直杆式膨胀阀的调节螺杆转动一圈,过热度变化大概改变1~2℃),两次调整膨胀阀之间必须间隔15分钟以上。耐心地经多次调整直至满足要求为止。
热力膨胀阀的安装位置应靠近蒸发器,阀体应垂直放置,不可倾斜,更不可颠倒安装。由于热力膨胀阀依靠感温包感受到的温度进行工作,且温度传感系统的灵敏度比较低,传递信号的时间滞后较大,易造成膨胀阀频繁启闭和供液量波动,因此感温包的安装非常重要。
(1)感温包的安装方法 正确的安装方法旨在改善感温包与吸气管中制冷剂的传热效果,以减小时间滞后,提高热力膨胀阀的工作稳定性。
通常将感温包缠在吸气管上,感温包紧贴管壁,包扎紧密;接触处应将氧化皮消除干净,必要时可涂一层防锈层。当吸气管外径小于22mm时,管周围温度的影响可以忽略,安装位置可以任意,一般包扎在吸气管上部;当吸气管外径大于22mm时,感温包安装处若有液态制冷剂或润滑油流动,水平管上、下侧温差可能较大,因此将感温包安装在吸气管水平轴线以下45°之间(一般为30°),如图3所示。为了防止感温包受外界温度影响,故在扎好后,务必用不吸水绝热材料缠包。
(2)感温包的安装位置 感温包安装在蒸发器出口、压缩机吸气管段上,并尽可能装在水平管段部分。但必须注意不得置于有积液、积油之处。如图4所示,为了防止因水平管积液、膨胀阀操作错误,蒸发器出口处吸气管需要抬高时,抬高处应设存液弯,否则,只得将感温包安装在立管上。当采用外平衡式热力膨胀阀时,外平衡管一般连接在蒸发器出口、感温包后的压缩机吸气管上,连接口应位于吸气管顶部,以防被润滑油堵塞。当然,为了抑制制冷系统运行的波动,也可将外平衡管连接在蒸发管压力降较大的部位。
现有各种热力膨胀阀,均是通过感温包感受蒸发器出口制冷剂温度的变化来调节制冷剂流量的。当感温包发生泄漏故障时,膨胀阀将会关闭,供给蒸发器的制冷剂流量为零,导致系统无法工作。针对这一问题,一种带保险结构的双向热力膨胀阀被提出,如图5所示。当感温包未发生泄漏时,其原理和外平衡式热力膨胀阀一样;当发生泄漏时,阀芯5与阀座孔2-1之间的节流通道关闭,限位块1-6及膜片1-4在通过压力传递管3传递的蒸发器出口制冷剂压力的作用下向上移动,并带动阀针4向上移,使阀芯5内的轴向通孔开启,成为节流通道,继续向蒸发器供液,保证系统继续工作。
如何选择热力膨胀阀
如何选择热力膨胀阀? 2010-01-27 18:27:04 来源:热泵热水器技术网 浏览: 690 次 一、确定阀的压力降——从冷凝压力减去蒸发压力所得的差值。 再从这一差值减去所有 其它压力损失便得到阀的净压力降。 不过应考虑下列所有可能的压力降源: (1)流过包括冷 凝器和 蒸发器 在内的制冷剂管路时的摩擦损失, (2)流过 电磁阀 和过虑干燥器之类液管配件 时的压力降,(3)液管垂直提升(下降)所导致的静压力降(升)值,和( 4)流过制冷剂 分配器时的压力降(若采用分配器的话) 。 二、确定进入阀的制冷剂的温度, 三、从各系列阀的制冷量参照表选择阀——根据设计蒸发温度和可得到的阀的压力降 来选择阀, 如果可能, 阀的制冷量应等于或略大于系统的设计额定值。 对于多个 蒸发器 的系 统,则应根据每一个 蒸发器 的制冷量来选择每一只阀。 四、确定是否需要外平衡管——阀出口和温包所在部位之
双向热力膨胀阀PPT
双向热力膨胀阀PPT
一、热力膨胀阀选择的目的
热力膨胀阀的选配对整个系统的性能发挥起着重要的作用,正确的选择热力膨胀阀将使蒸发器最大限度地加以利用,并使蒸发器始终和热负荷匹配。
二、热力膨胀阀与系统不匹配时的现象
热力膨胀阀与系统不匹配时,会使系统的制冷剂流量时多时少,导致热力膨胀阀的制冷量时大时小。当制冷量过小时,会使蒸发器供液不足,产生过大热度,对系统性能会造成不利的影响;当制冷量过大时,会引起震荡,间歇性的使蒸发器供液过量,导致压缩机的吸气压力出现剧烈波动,甚至有液态制冷剂进入压缩机,引起液击(湿冲程)现象。
三、热力膨胀阀选择的依据
热力膨胀阀的选择根据制冷系统的制冷剂种类、蒸发温度范围和蒸发器过热负荷的大小来进行。
1、热力膨胀阀选择方法及一般步骤如下
(1)确定系统的制冷剂型号。
(2)确定蒸发器的蒸发温度,冷凝温度及制冷量。
(3)热力膨胀阀进出口的压力差。
2、热力膨胀阀选择举例
有一台蒸发盘管(4DW4/10F-50x50.3A),制冷剂采用R407C,制冷量为96KW,蒸发温度为8℃,冷凝温度为50℃,选择什么型号的热力膨胀阀(以丹佛斯公司产品为例)。首先确定膨胀阀进出口两端的压力差PΔ。
公式中:P k为冷凝压力;P 0为蒸发压力;1 PΔ为供液铜管的压力降;2 PΔ为分液器和分液毛细管的压力降;P k(冷凝压力),P0(蒸发压力)由所给的已知参数可在焓湿图中查得。
P k =17.5 5 10×P a,P0=6.5 5 10×P a
而供液铜管的压力降,由于所用的盘管选型软件,在所计算的数据中已有了供液管的压力降。故已知1 PΔ=0.0031 5 10×Pa。再分液器分液铜管的压力降取经验值2 PΔ=1 5 10×Pa。
当制冷剂采用R407C,制冷量为96KW,蒸发温度为8℃,冷凝温度为50℃,1 PΔ为10bar,选择型号为TDEZ26热力膨胀阀(以丹佛斯公司产品为例)。
制冷量(KW)R407C;蒸发温度+15℃;蒸发温度+10℃;膨胀阀两端压力降△P(巴)型号和名义制冷量。
四、热力膨胀阀好坏的检测方法
1、在制冷管路上将热力膨胀阀的感温包取出,把膨胀阀调节到最大,用热毛巾放在感温包上,或进入50℃左右的温水中,若仍见不到蒸发器结霜,也听不到制冷剂的流动声,且压缩机吸气压力很低,则判断膨胀阀感温包泄漏。
2、如在运行时看到压缩机吸气阀处一会儿有霜,一会儿融霜,则表明膨胀阀起作用,是好的。
五、膨胀阀感温包的正确安装方法
感温包尽量装在蒸发器出口水平段的回气管上,应远离吸气口而近蒸发器,而且不宜垂直安装。
当水平回气管直径小于7/8"(22mm)时,感温包宜安装在回气管的顶上端,即吸气管的“一点钟”。
当水平回气管直径大于7/8"时,感温包要安装在回气管轴线以下与水平轴线成45度左右,即吸气管的“3点钟”位置。
六、热力膨胀阀调整不当的故障现象
1、热力膨胀阀开启度太小,就会造成供液不足,使得没有足够的氟利昂在蒸发器内蒸发。
2、热力膨胀阀开启过大,制冷剂通过的流量就多,即热力膨胀阀向蒸发器的供液量大于蒸发器负荷,容易引起压缩机的湿冲程(液击)。并且使蒸发的制冷剂蒸发压力和温度也过高,制冷量下降,压缩机功耗增加,增加了耗电量。
七、热力膨胀阀的调节方法步骤
1、停机。将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处(对应感温包位置)的保温层内。将压力表与压缩机低压阀的三通相连。
2、开机。让压缩机运行15 分钟以上,进入稳定运行状态,使压力指示和温度显示达到稳定值。
3、调节。调节流量时需在制冷系统正常运行中进行,而且要缓慢操作,逐渐调节。调节供液流量大小的判断依据有:
A、若膨胀阀体全部结霜,表明流量过小大,应调大;
B、如调大时结霜形状没有变化,则可能膨胀阀节流孔被部分堵塞应清洗;
C、若膨胀阀体只有出口侧结霜,表明流量过大,应调小;
D、若膨胀阀体出口侧及下部呈45℃斜状结霜,入口侧不应结霜,表明调节准确合适;
E、若膨胀阀体只有入口侧结霜,表明阀体入口处过滤网部分被堵塞应清洗;
F、若膨胀阀体完全无霜,表明无流量,可能制冷剂漏完或管路中截止阀没打开或膨胀阀感温探头毛细管漏气或膨胀阀节流孔被堵塞或阀体入口处过滤网部分被堵塞应清洗。
正常情况下,膨胀阀工作时是很幽静的,如果发出较明显的“丝丝”声,说明系统中制冷剂不足。
4、测温。用测温计测出回气管的温度与蒸发温度对比差值(即实际过热度)与标准过热度(5-8℃之间)校核来判断调节大小是否恰当。利用压缩机的吸气压力作为蒸发器内的饱和压力,查表得到近似蒸发温度。用测温计测出回气管的温度,与蒸发温度对比是否在正常范围5-8℃之间。必须同时读取吸气压力值和回气管温度,否则造成计算出的实际过热度不准确。
在调节时千万不可采取大起大落的快速调节,使制冷系统不稳定运行而掌握不好调节的功效。
散型齿轮式是用一个小齿轮带动一个大齿轮,调节的圈数比较多,一般可以调2--4圈;压杆式可调圈数比较少,每次调1/4圈;每次调1/2、1/3、1/4圈。
调节膨胀阀必须仔细耐心地进行,调节压力必须需要一个时间过程。每调动膨胀阀一次,一般需15-30分钟的时间才能将膨胀阀的调节压力稳定在吸气压力表上。根据观察低压压力值的变化外,还要结合观察膨胀阀体、蒸发器盘管和压缩机吸气管处结霜情况,判断调节是否合适。
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热力膨胀阀实现冷凝压力至蒸发压力的节流同时控制制冷剂的流量,机房空调热力膨胀阀质量直接决定整个系统的工作质量,以最佳的方式给蒸发器供液,保证蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度稳定,感温包必须与压缩机的吸气管良好的接触从而准确的感应压缩机的吸气温度,通常充注着与制冷系统内部相同的制冷剂,从而实现通过感温包反馈回来的压力即是压缩机吸气温度对应的该种类型制冷剂的饱和压力,通过膨胀阀确保了在运行环境发生变化时(比如热负荷变化),实现蒸发器最优及最佳的供液方式,感温包的充注量只根据在某一特定的温度下完全感温包内液态制冷剂完全蒸发来进行修正的,这就等于给作用在膨胀阀膜片上方感温包反馈回来的压力规定了一个上限,因为如果管壁表面温度如果继续增高,只会增加感温包内部气态制冷制冷剂的温度(处于过热状态),而压力基本上不再改变。
热力膨胀阀是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同,膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在专用空调中,由于蒸发器有分路并采用莲蓬头分液器,压降比较大,造成蒸发器进出口温度各不相同。在这种情况下,使用内平衡式膨胀阀会因蒸发器出口温度过低而造成热力膨胀阀过度关闭,以至膨胀阀丧失对蒸发器的供液调节功能。所以专用空调均采用外平衡式膨胀阀,采用外平衡式可以避免膨胀阀过度关闭的情况,保证有压降的蒸发器也得到正常的供液 。
热力膨胀阀是制冷系统的重要自控元件,一般安装于储液筒和蒸发器之间。利用气箱头(感温包)的温度变化作为信号,调节阀开度,改变制冷剂流量,使中温高压的制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽,然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果
制冷系统不一定用热力膨胀阀作节流元件可以采用毛细管、节流短管(CCOT)作为节流元件,成本低,可靠性好;
可以采用电子膨胀阀,使控制更精确,由于要采用传感器、控制线路板、带步进电机的执行机构,使制造复杂,成本提高。
与膨胀阀有关的几个概念过热度:在系统中是指蒸发温度和蒸发器出口温度的温度差。对膨胀阀是指感温包温度和膜片下方压力对应的温度差,总过热度也称过热度范围,静装配过热度也称静止过热度,是指刚刚使阀开启的过热度,梯度过热度也称过热度变化,是指阀从开启到达到额定容量的开度所需的过热度,总过热度=静装配过热度+梯度过热度;
• 静装配过热度调节范围:静装配过热度在一定范围内是可调节的,对一般膨胀阀为5-8℃,对汽车空调膨胀阀约为1-10 ℃;
• 蒸发器的面积不是100%被利用的,总是有一部分处于过热状态;
• 正常情况下,离开蒸发器的气体是过热气体;
• 蒸发器的入口端和出口端存在阻力损失,有一定的压差;
• 进入膨胀阀的制冷剂液体温度与冷凝温度不一样,有一定的温度降,称之为过冷度。
膨胀阀在制冷系统中的作用① 节流降压
将冷凝器冷凝后的高温高压制冷剂节流降压,成为容易蒸发的低温低压的汽液混合物,进入蒸发器蒸发,吸收外界热量;
② 调节流量
根据感温包或气箱头得到的温度信号,膨胀阀能自动调节进入蒸发器的制冷剂流量,以适应制冷负荷不断变化的需要。
③ 保持一定过热度、防止液击和异常过热
膨胀阀通过流量的调节使蒸发器具有一定的过热度,保证蒸发器总容积的有效利用,避免液态制冷剂进入压缩机引起液击;同时又能控制过热度在一定范围,防止异常过热现象的发生。
膨胀阀三力平衡控制原理P1= P2 + F
P1: 气箱头内充注介质对应于温度产生的压力,作用在膜片上方;
P2:蒸发压力(对内平衡为阀出口压力,对 外平衡为蒸发器出口压力),作用在膜 片下方;
F:弹簧力,作用在膜片下方。
气箱头温度降低时P1<P2+F,阀口开度减小;气箱头温度升高时P1>P2+F,阀口开度增大;其它力:如膜片刚度、传动部件摩擦阻力、流体对阀芯的作用力等,在分析时暂不考虑。
内平衡膨胀阀与外平衡膨胀阀之前有朋友问制冷百科,内平衡和外平衡膨胀阀的区别在哪?内平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器入口压力;而外平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器出口压力。
内平衡膨胀阀
膜片下方的压力取自阀出口, 当蒸发器压力降过大时,会使气箱头感受的过热度减小,使阀开度不足。
外平衡膨胀阀
膜片下方的压力取自蒸发器出口;避免了蒸发器压力降对阀开度的影响,克服了内平衡阀的。
膨胀阀的零件及作用阀体: 提供制冷剂流通通道、与系统的连接接口、阀内零件的安装位置,材质为铝或黄铜;
膜片:隔膜的作用。以最小的阻力,将气箱头的力传递给传动片,其特性由材质、状态、厚度、波纹形状等决定,一般由不锈钢或铜合金制作;
气箱盖:与气箱座、膜片、感温包、毛细管共同组成气箱头(有的产品没有感温包和毛细管),材质为不锈钢或黄铜;
感温包:感受外界温度,把温度转换的压力传递给气箱头,材料为紫铜;
毛细管:传递感温包的压力,或提供充注的通道,材料为紫铜;
传动片:把膜片的力传递给传动杆,并起到轴向和径向的限位作用,材料为铝或黄铜;
气箱座:连接阀体,容纳传动片,与气箱盖、膜片、感温包、毛细管共同组成气箱头,材质为不锈钢;
传动杆: 把膜片的力传递给阀芯。分上传动杆和下传动杆,有的产品在下传动杆上点焊有钢球;
O型圈: 使传动杆和阀体间密封,但又不产生过大的摩擦阻力;阀芯: 在气箱头和弹簧力的作用下,控制阀口流通面积的大小,材料为不锈钢或黄铜;
调节弹簧:根据静装配过热度要求提供一定的预紧力,并提供与气箱头平衡的力,注意弹簧的刚度、节距、两端面平行度都对产品有很大影响,材料为不锈钢或弹簧钢;
调节螺丝: 调节弹簧的预紧力;O形圈: 使调节螺丝与阀体间密封,但又不影响调节性能。
膨胀阀的正确调整方法与注意事项在调整热力膨胀阀之前,必须确认制冷异常是由于热力膨胀阀偏离最佳工作点引起的,而不是因为氟利昂少、干燥过滤器堵塞、滤网、风机、皮带等其他原因所引起的。同时,必须保证感温包采样信号的正确性,感温安装位置必须正确,绝对不可安装在管道的正下方,以防管子底部积油等因素影响感温包正确感温。
1)停机、将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处(对应感温包位置)的保温层内。将压力表与压缩机低压阀的三通相连。
2)开机、让压缩机运行15 分钟以上,进入稳定运行状态,使压力指示和温度显示达到稳定值。
3)读值、读出数字温度表温度T1 与压力表测得压力所对应的温度T2,过热度为两读数之差T1- T2。
注意:必须同时读出这两个读数。热力膨胀阀过热度应在5-8℃之间,如果不是,则进行适当的调整。
与系统不匹配时可能发生的现象不匹配时、会使系统的制冷剂流量时多时少,导致热力膨胀阀的制冷量时大时小。
当制冷量过小时,会使蒸发器供液不足,产生过大热度,对系统性能会造成不利的影响。
当制冷量过大时,会引起震荡,间歇性的使蒸发器供液过量,导致压缩机的吸气压力出现剧烈波动,甚至有液态制冷剂进入压缩机,引起液击(湿冲程)现象。
热力膨胀阀一般选择方法1) 确定系统的制冷剂型号。
2) 确定蒸发器的蒸发温度,冷凝温度及制冷量。
3) 热力膨胀阀进出口的压力差。
制冷系统的稳定性与蒸发器出口端制冷剂过热度有关,因此及时准确的排除热力膨胀阀的故障及正确的选择与系统匹配的热力膨胀阀是很重要。