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精讲┃制冷系 统膨胀装置解析,都讲全了~~


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如下几种:



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。


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。



当Pb=ps+Pe时,膜片不移动 当感温包压力上升,Pb>Ps+Pe时,膜片向下移动,阀门打开,让更多 制冷剂流入蒸发器。



当感温包压力下降,Pb<Ps+Pe时,膜片向上移动,阀门关团,流入蒸 发器的制冷剂减少。




6、膨胀装置—电子膨胀阀

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

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: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


过热度:工质目 前的实际温度比实际压力所对应的饱和温度高出几度。 一般,在蒸发器出口,和压缩机排气口,工质的 实际温度要比实际压力所对应的饱和温度高。这时候 就涉及到过热度(吸气过 热度和排气过热度)。




过冷度:工质目 前的实际温度比实际压力所对应的饱和温度低几度。 一般在冷凝器出口,工质的 实际温度要比实际压力所对应的饱和温度低,这就涉及到过冷度。


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、其它他膨胀装置

孔板 :管道的 前后压差较大时,往往采 用增加节流孔板的方式。

原理:流体在管道中流动时,由于孔板的局部阻力,使得流体的压力降低,能量损耗,该现象 在热力学上称为节流现象。该方式 比采用调节阀要简单,但必须选择得当,否则,液体容 易产生汽蚀现象,影响管道的安全运行。



手轮阀:是一种 可以手动跳动的针阀,它最常 用工业制冷系统。



液位控制阀:是用于 满液式工业系统,作用是 将压力降至蒸发压力,同时将 满也蒸发的液位为此在需要的水平。





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