第六章节流装置与辅助设备---XXXX54-2

11第六章制冷装置的节流机构与辅助设备6.1制冷装置的节流机构•在蒸汽压缩制冷循环中，制冷剂液体的膨胀过程是通过节流机构取代膨胀机来完成的。其原因在于制冷剂液体的膨胀功很小、容积很大，采用液体膨胀机在技术上困难、经济性差。•在蒸汽压缩制冷系统中，制冷剂的节流机构是制冷装置的四大主要部件之一，是实现制冷循环所必不可少的部件，而且其容量必须与其它主件相匹配。•节流机构形式很多，通常根据制冷系统的特点和制冷剂的种类选择。22一、节流机构的作用与分类Effectsandclassificationofthrottle节流机构的作用:将高压液体制冷剂节流降压;调节进入蒸发器的制冷剂流量.节流机构的分类：按其供液量调节方式可把节流机构分为以下五类1.手动调节的节流机构Manualadjustthrottle•一般称作手动节流阀、手动调节阀•以手动方式调整阀孔的流通面积来改变流量，因为频繁操作、工况稳定性差，故障几率大。•多用于氨制冷装置中。手动节流阀又称手动调节阀或膨胀阀，是最老式的节流机构，其外形与普通截止阀相似。全凭管理员的经验进行操作。123467a）123467b）5图4-17手动节流阀的结构a）针形阀芯b）V形缺口锥体阀芯1-手轮2-上盖3-填料函4-阀体5-阀芯6-阀杆7-填料压盖通常与其它控制元件配合使用，一般只在短时期内使用，例如在冷冻初期辅助送液，或者在自动膨胀阀出故障时作为旁路备用阀。3442.用液位调节的节流机构Liquidlocationadjustthrottle•通常称浮球调节阀•它利用浮球位置随液面高度变化而变化的特性控制阀芯开闭，达到稳定蒸发器内制冷剂液量的目的。•它可单独作为节流机构使用，也可作为感应元件与其它执行元件配合使用。•分为高压浮球阀与低压浮球阀。•适用于中型及大型氨制冷装置中。1一液体进口2一针阀3一支点4一液体连接管5一浮球6一气体连接管直通式低压浮球阀的结构示意浮球调节阀供液控制5直通式浮球阀比较简单，但阀体内因液体进入时的冲击作用往往引起液面波动较大，使浮球阀的工作不稳定（制冷剂通过节流阀后，制冷剂压力比浮球室压力大，喷出的冲力大，从而使液面波动大），而且液体从阀体流入蒸发器(或中间冷却器)是依靠液位差，因而只能供液到液面以下。非直通式浮球阀工作较稳定，因节流后的压力高于蒸发器(或中间冷却器)压力，可以供液到任何地点。61一液体进口2一针阀3一支点4一液体连接管5一浮球6一气体连接管7一液体出口非直通式浮球阀的结构示意71一液体进口5一液体连接管6一气体连接管7一液体出口8一过滤器9一手动节流阀10一蒸发器或中间冷却器非直通式浮球阀的管路系统非直通式管路系统899•包括热力膨胀阀、电热膨胀阀。•它通过蒸发器出口蒸汽过热度的大小调整热负荷与供液量的匹配关系，以此控制节流孔的开度大小，实现蒸发器供液量随热负荷变化而改变的调节机构。•主要用于氟利昂制冷系统及中间冷却器的供液量调节•在汽车空调中主要用热力膨胀阀。3.用蒸汽过热度调节的节流机构Adjustthrottlewithsteamexcessiveheattemperature10104.用电子脉冲进行调节的节流机构Adjustthrottlewithelectronimpulse•如电子脉冲膨胀阀（电动膨胀阀）。•采集空调室的数据，由压缩机变频脉冲控制阀孔开度，向蒸发器提供与压缩机变频条件相应的制冷剂量，时刻保持在蒸发器和压缩机之间的能量和质量的平衡性，以满足高舒适性空调的要求。•是制冷技术中出现机电一体化的产物。11115.不进行调节的节流机构Noadjustthrottle•如毛细管、恒压膨胀阀、节流短管及节流孔等。•结构简单、维护方便。•一般在工况比较稳定的小型制冷装置（如家用冰箱、空调器等）量使用。1212二、热力膨胀阀Expandvalve1.热力膨胀阀的工作原理Workingprincipleofexpandvalve热力膨胀阀属于一种自动膨胀阀，它是利用蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度调节阀孔开度以调节供液量的。故适用于没有自由液面的蒸发器，如干式蒸发器、蛇形管式中间冷却器等。分为内平衡式热力膨胀阀与外平衡式热力膨胀阀。13热力膨胀阀的开启主要决定于感受蒸发压力膜片的受力情况，并由推杆传动针阀运动。13（1）内平衡式热力膨胀阀Withinthebalancedthermalexpansionvalve14膜片受力主要是感温件感温压力p、蒸发压力（理想情况，即无蒸发压力损失时的蒸发压力，由传动缝隙传入）p0及弹簧压力ps。其中也受到冷凝压力pk的影响，但由于针阀面积较小，该受力可忽略不计。所以，针阀的开启并不决定于冷凝压力pk，关键取决于感温压力p及蒸发压力p0。14（1）内平衡式热力膨胀阀Withinthebalancedthermalexpansionvalve15若，弹性膜片变形，推动阀针使阀孔开大或开小，从而调节流量。若，弹性膜片保持原来状态，阀孔不变，则不变，呈稳定状态。∴膨胀阀的工作就是利用感温压力p的大小控制开启程度。15（1）内平衡式热力膨胀阀Withinthebalancedthermalexpansionvalve进液234AB出气（b）（a）5膜片pbpopTtopbt'pTpbpo图4-21内平衡式热力膨胀阀工作原理图1-弹性金属膜片2-阀芯3-弹簧4-调节杆5-感温包s13P3PsP0P0P3t3t1由于过热度的影响，其出口处温度t3与蒸发温度t0之间存在着温差Δtg，通常称做过热度。感温包感受到t3后，使整个感应系统处于t3对应的饱和压力p3。该压力通过毛细管传到膜片上侧，在膜片下侧面施有调整弹簧力ps和蒸发压力p0，三者处于平衡时有p3=ps+p0从热力膨胀阀的工作原理可以看出，其阀芯的调节动作来源于p3=ps+p0。而在膜片上下侧的压力平衡是以蒸发器内压力p0作为稳定条件，所以称之为内平衡式热力膨胀阀（1）内平衡式热力膨胀阀1818（1）内平衡式热力膨胀阀Withinthebalancedthermalexpansionvalve感温元件内的感温介质一般都采用相同的制冷剂工质。弹簧压力主要调节蒸发器的过热度、并保证一定的过热度。通常蒸发器出口具有一定的过热度，可看出，针阀的调节动作来源于这一存在于热力膨胀阀内部的力由不平衡到平衡的全过程。因此，在膜片上下侧的压力平衡以蒸发器内的压力p0作为稳定条件，并且p0是从蒸发器入口导入的，所以称为内平衡式热力膨胀阀。（由依靠膨胀阀内部膜片上下的力平衡决定阀孔的开启程度。）19内平衡式的主要缺点：由于从蒸发器入口到出口会有压力损失（流阻），使进、出的压力不一致，而内平衡式从蒸发器的入口导入蒸发压力时并没反应这一影响，这会影响调节的精度，使之实际增加蒸发器的过热度和供量不足（实际增加了过热度）。因为蒸发压力逐渐降低后，饱和压力降低，而一定过热度的过热温度也降低，若仍要推动阀针，只有更高的温度（相对此时的饱和温度）感于感温件。但其结构简单，适宜于压力损失小的蒸发器采用。19（1）内平衡式热力膨胀阀Withinthebalancedthermalexpansionvalve20外平衡式与内平衡式工作原理基本相同，只是弹性膜片下的平衡压力由蒸发器出口引入，将蒸发器工作过程的压降反应到膨胀阀的调节中，减小了工作过热度，消除了流阻引起的压降对阀门开启的影响。20（2）外平衡式热力膨胀阀Externalbalancedthermalexpansionvalve2121（2）外平衡式热力膨胀阀Externalbalancedthermalexpansionvalve过热程度如何只决定于此时此刻当地压力，即应是出口处压力的饱和温度和当地介质温度比较。即外平衡式热膨胀阀以蒸发器的出口压力p0*替代内平式压力p0（入口压力）。进液234AB出气（b）（a）5膜片pwpbpwpTtopbwpTpbpw图4-23外平衡式热力膨胀阀工作原理图1-弹性金属膜片2-阀芯3-弹簧4-调节杆5-感温包6-平衡管PsPwP3P3PsP3由于pw=p0-Δp0(p0蒸发压力)，膜片力系变成为p3=ps+(p0-Δp0)，即p3=ps+pw时，仍然能保证在允许的装配过热度范围内达到平衡。在这个范围内，当p3ps+pw时，表示蒸发器热负荷偏大，出口过热度偏高，膨胀阀流通面积增大，使制冷剂供液量按比例增大。反之按比例减小。（2）外平衡式热力膨胀阀2424（2）外平衡式热力膨胀阀Externalbalancedthermalexpansionvalve外平衡式主要特点:Featuresofexternalbalancedthermalexpansionvalvea.改善了蒸发器的工作性能，使换热性能得到充分利用，准确地保证过热度要求。b.结构复杂、制造、安装、使用略显不便。c.通常在蒸发器压力损失较大时或大型制冷空调中采用。25252.热力膨胀阀的选择与使用Selectionanduseofthermalexpansionvalve正常（理想）情况下，热力膨胀阀应：a.控制进入蒸发器的液态制冷剂量刚好等于在蒸发器中吸热蒸发的制冷剂量，使蒸发器中min=mout。b.使在工作温度下蒸发器出口过热度适中，蒸发器的传热面积得到充分利用。c.在工作过程中能随着蒸发器热负荷的变化，迅速地改变向蒸发器的供液量，使之随时保持系统的平衡。实际中，热力膨胀阀感温系统存在一定的热惰性、形成信号传递滞后，往往使蒸发器供液量过大或过小。∴热力膨胀阀的实际过程一直处于波动调节状态。反应灵敏度是热力膨胀阀的重要技术指标。2626热力膨胀阀的选择Selectionofthermalexpansionvalve为削弱波动调节的影响、稳定蒸发器的工作，在确定容量时，一般应取蒸发器热负荷的1.2~1.3倍。热力膨胀阀的使用Useofthermalexpansionvalvea.为保证感温包采样信号的准确性，应当安装在不易积液的蒸发器出口的吸气管上。b.如果吸气管上装有液–气回热器，则感温包应当安装在流出回热器的吸气管上。c.当蒸发器出口吸气管管径小于22mm时，感温包可水平安装在管的顶部。d.当管径大于22mm时，则应将感温包水平安装在管的下侧方45°的位置。2727热力膨胀阀的使用Useofthermalexpansionvalvee.感温包绝对不可随意安装在管的底部，也要避免在立管或多个蒸发器的公共回气管上安装感温包。f.感温包与吸气管的接触部分应平直、清洁，并用绑带扎紧，使两者之间有良好的传热性能，然后外包绝热材料。g.外平衡式的外平衡管应接于感温包后约100mm处，接口一般位于水平管顶部，以保证调节动作的可靠性。2828安装图示：Installicon29为使热力膨胀阀节流后的制冷剂液体均匀地分配到蒸发器的各个管组，通常是在膨胀阀的出口管和进口管之间设置一种分液器接头。它仅有一个进液口，却有几个甚至十几个出液口，将膨胀阀节流后的制冷剂均匀地分配到各个管组中（或各蒸发器中）。分液器接头的形式很多，以降压型分液器接头的使用效果最好。29分液器：Despensers3030降压型分液器接头的结构型式：Figureforthebuckdispensersseveraljointstructuretype.31降压型分液器接头的特点是通道尺寸较小，制冷剂流过时要发生节流、产生约50kPa的压差，同时，在分液器中也约有相等的压差，以致使蒸发器各通路管组总压降大致相等，使制冷剂均匀分配到蒸发器中，各部分传热面积得到充分利用。在安装分液器接头时各分液管必须具有相同的管径和长度，以保证各路管组压降相等。31分液器的特点Featuresofdespensers3232三、毛细管Capillary毛细管又叫节流管，其内径常为0.5~5mm、长度不等、材料为铜或不锈钢。它是根据液体在一定几何尺寸（内径、长度）的管道内流动产生的摩阻压降来改变其流量的。目前，毛细管作为节流机构在家