11-7--船舶制冷装置

武汉理工大学轮机工程系第七节制冷装置的自动化元件武汉理工大学轮机工程系机械温控器热力澎涨阀干燥过滤器高低压继电器电磁阀高低压继电器高低压继电器温度继电器武汉理工大学轮机工程系一、热力膨胀阀作用：热力膨胀阀用于调节流入到蒸发器中的制冷剂液体的数量。膨胀阀是制冷系统中的基本控制部件，制冷剂经过膨胀阀的节流，从高温、高压的液体状态变为低温、低压的液体状态，才能在蒸发器中汽化吸热。膨胀阀能自动调节蒸发器的供液量，使供液量与蒸发器热负荷相匹配，使蒸发器出口的冷剂蒸汽维持一定的过热度。流入量由制冷剂过热度来控制。分类：结构－手动式、毛细管、自动膨胀阀（定压式、热力式、电子式）武汉理工大学轮机工程系热力膨胀阀热力膨胀阀的型式很多，但在结构上大致相同。按膨胀阀中感应机构动力室中传力零件的结构不同，可分为：薄膜式和波纹管式两种；按使用条件不同又可分为：内平衡式和外平衡式两种。目前常用的小型氟利昂热力膨胀阀多为薄膜式内平衡热力膨胀阀。武汉理工大学轮机工程系感温包里灌注氟利昂或其它易挥发的液体，把它紧固在蒸发器出口的回气管上，用以感受回气的温度变化；毛细管是用直径很细的铜管制成，其作用是将感温包内由于温度的变化而造成的压力变化传递到动力室的波纹薄膜上去。波纹薄膜是由很薄的(0.1～0.2mm)合金片冲压而成，断面呈波浪形，能有2～3mm的位移变形。波纹薄膜由于动力室中压力的变化而产生的位移通过其下方的传动杆传递到阀针上，使阀针随着传动杆的上下移动而一起移动，以控制阀孔的开启度。调节杆的作用是在系统调试运转中，用以调整弹簧的压紧程度来调整膨胀阀的开启过热度的，系统正常工作后不可随意调节且应拧上调节杆座上的帽罩，以防止制冷剂从填料处泄漏。过滤网安装在膨胀阀的进液端，用以过滤制冷剂中的异物，防止阀孔堵塞。热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系平衡方程：p1=p0+ps蒸发器流阻小，忽略之：p0=p0´但t1t0´气体过热度Δt＝t1－t0´≈t1－t0内平衡式热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系热力膨胀阀的动作基本上取决于三个主要压力：1.感温包压力，它作用在使阀趋向开启的膜片一侧。2.蒸发压力，它作用在膜片的另一侧，可使阀趋向于关闭。3.阀杆底座的弹簧力，它通过阀杆传递到膜片的蒸发压力侧，帮助关闭阀孔。内平衡式热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系蒸发器出口过热度与热力膨胀阀开度的关系静止过热度（关闭过热度）：膨胀阀刚好关闭位置时的过热度。工作过热度：膨胀阀处于某一开度所对应的过热度。过热度变化量：膨胀阀从额定开度（B点）到关闭位置过热度的变化量。内平衡式热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系感温包压力被蒸发压力和弹簧力所平衡，当感温包元件使用的介质与制冷系统的制冷剂相同时，它们的温度压力特性是一致的。蒸发器中液体制冷剂蒸发，吸气被过热，温度升高。感温包内压力就比蒸发压力高，该压力作用在膨胀阀的膜片顶部，当它大于蒸发压力与弹簧力之和时，会引起阀芯移离阀座，开大通流阀孔，直到感温包压力同蒸发压力之和平衡为止。如果膨胀阀供液不足，引起蒸发压力下降或蒸发器出口过热度上升，使阀开大。反之，如果膨胀阀供液太多，蒸发器压力上升或者感温包温度下降。弹簧力和蒸发压力都可使阀关小，直到三种压力平衡为止。内平衡式热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系阀的位置：热力膨胀阀可安装在任何位置。但是，它的位置应能起到控制蒸发器进液量的作用。如果蒸发器使用分液器，则分液器应直接装在热力膨胀阀的出口侧，这样工作性能最好。感温包的位置：位置十分重要。有时它可决定制冷装置的工作性能好坏。欲得到满意的膨胀阀控制，首先是感温包同吸气管路之间要有良好的而接触。感温包应该用两条专用的金属带牢牢地固定在清洁的吸气直管上。调节不同的弹簧张力ps，便能获得使阀口开启的不同过热度。与调定的弹簧张力ps相对应的制冷剂的过热度称为静装配过热度(又称关闭过热度)。一般希望蒸发器的过热度维持在3～6℃的范围内。热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系如果蒸发器有压降，p`0p0→t1t0→p1↑内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀原理演示武汉理工大学轮机工程系冷凝器蒸发器0.743mpa（+30℃）实+25℃P00.182mpa-15℃P00.182mpa-10℃（过热5℃）-10℃P10.219mpa0.162mpa-18℃（过热5℃）0.162mpa-13℃-13℃P10.196mpa蒸发器流阻大，出口压力低，温包温度低，温包压力低，膨胀阀开度小，过热度增大，过热度不能得到保证。Ph+30℃+25℃+30℃-15℃-10℃Pk0.743mpaP00.182mpaR12外平衡式热力膨胀阀武汉理工大学轮机工程系外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀原理演示武汉理工大学轮机工程系外平衡式热力膨胀阀外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀在结构上略有不同，其不同处是感应薄膜下部空间与膨胀阀出口互不相通，而且通过一根小口径的平衡管与蒸发器出口相连。换句话说，外平衡热力膨胀阀膜片下部的制冷剂压力不是阀门节流后的蒸发压力，而是蒸发器出口处的制冷剂压力。这样可以避免蒸发器阻力损失较大时的影响，把过热度控制在一定的范围内，使蒸发器传热面积充分利用。外平衡式热力膨胀阀原理演示内平衡式热力膨胀阀原理演示武汉理工大学轮机工程系充注的介质可以和制冷工质是同工质也可以是异工质。热力膨胀阀温包中的介质武汉理工大学轮机工程系(1)部分充液式温包部分充液式温包充以一部分低沸点液体，让自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系(非线性关系)。充注的介质可以和制冷工质是同工质也可以是异工质，根据充注量多少，又分非限压式和限压式两种。①非限压式温包非限压式温包的充液量约占温包容积的70％～80％。因此，在各种温度范围内温包内皆保存有自由液面。②限压式温包为了克服非限压式温包的上述缺点，开发了限压式温包。它的特点是：温包充注量较少(充注介质与制冷剂相同或不同)，使温包内的液体在选定的最高温度时能够全部气化，这种充注特征使得在工作温度范围内，温包内的压力随感应温度按介质的饱和压力关系变化，具有非限压式同样的过热度控制特性·，当温包的感受温度超过由充注量所确定的温度时，其中的液体已蒸发完毕，成为过热蒸气，压力—温度曲线变得平坦(近似不变)，故可用来限制蒸发器的最大工作压力（maximumoperationpressure）MOP阀。热力膨胀阀的温包充注武汉理工大学轮机工程系②限压式温包为了克服非限压式温包的上述缺点，开发了限压式温包。它的特点是：温包充注量较少(充注介质与制冷剂相同或不同)，使温包内的液体在选定的最高温度时能够全部气化，这种充注特征使得在工作温度范围内，温包内的压力随感应温度按介质的饱和压力关系变化，具有非限压式同样的过热度控制特性·，当温包的感受温度超过由充注量所确定的温度时，其中的液体已蒸发完毕，成为过热蒸气，压力—温度曲线变得平坦(近似不变)，故可用来限制蒸发器的最大工作压力（maximumoperationpressure）MOP阀。热力膨胀阀的温包充注武汉理工大学轮机工程系（2）气体吸附式温包温包中充入的是固体吸附剂和能被吸附的气体。图以活性碳(-CO2)吸附充注为例，示出其过热度的控制特性。吸附充注不存在感温介质液面迁移问题，不受阀和毛细管是否低温的影响，这种充注方式还具备限制最高压力的功能。但采用这种温包的热力膨胀阀其静止过热度也随幻不同而产生明显的变化，因此它适用的蒸发温度范围也是分档的。热力膨胀阀的温包充注武汉理工大学轮机工程系安装热力膨胀阀时，应注意以下几点；(1)阀尽量靠近蒸发器安装，二者之间不宜装流动阻力较大的附件。(2)使用限压式温包时，阀和毛细管所处的环境应比温包所感受的温度高，毛细管不要接触低温管路。(3)温包应放在靠近蒸发器出口的水平管段上。管径小时，放在侧上方；管径大于21mm时，放在侧面或侧下方。(4)应清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈，并涂以银粉漆。温包应与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面妥善地包以隔热材料。(5)对外平衡式热力膨胀阀，其平衡接管的连接点应设在温包之后，以免有少量液态制冷剂从膨胀阀顶杆填料处漏人平衡管时影响温包感受的过热度。•热力膨胀阀的温包、毛细管和外部平衡管应妥加保护。•毛细管被压扁后即不能正常工作，温包或毛细管漏泄则阀也无法开启。•温包脱开蒸发器出口管，阀会开大，外平衡式阀内顶杆填料密封不良，阀后制冷剂会直接漏人平衡管而流到蒸发器出口，平衡管会结霜，严重时会造成压缩机液击。•低温库膨胀阀有制冷剂流过时进口那一半一般不结霜，阀出口那一半会结霜。热力膨胀阀的安装和维护武汉理工大学轮机工程系热力膨胀阀的调试热力膨胀阀配合干式蒸发器工作时过热度的调节应合适。蒸发器出口过热度太大，则蒸发器后部过热段太长，制冷量会显著降低，出口过热度太小，又可能造成压缩机液击。实践证明，蒸发器出口有一最小稳定过热度，如过热度低于该值，装置启动时或热负荷变化较快时，由于阀调节的滞后，就可能使压缩机吸人液体。一般认为膨胀阀以调到蒸发器出口工作过热度为3～6℃为宜。当装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。多库共用一台压缩机时，最好依次使各库单独工作来鉴定．如果吸气管上没有温度计，便只能按管壁结霜、露的情况来粗略估计过热温度。伙食冷库和低温冷藏舱制冷装置装有回热器时，吸气管应有发凉的感觉而一般常应结露，无气液换热器时，吸气管应有冰冷粘手感觉或均匀地结有薄霜。低温库蒸发器表面应全面结有均匀薄霜。高温库蒸发器和空调制冷装置吸气管通常应发凉并结露。热力膨胀阀的调试武汉理工大学轮机工程系调试热力膨胀阀时应注意以下几点：(1)热力，膨胀阀的调试应在装置运转且工况稳定时进行。调试前应检查制冷剂是否充足，冷凝压力应在合适范围，阀本身完好并安装正确，阀及管路没有堵塞，蒸发器结霜不太厚，蒸发器若为冷风机则应通风良好。(2)每次调整一般以关闭过热度增减不超过0．5℃为宜。一般调节蠕杆每转一圈过热度变化为1～1.5℃。(3)热力膨胀阀调节滞后性较大，调节后对小型制冷装置要十几分钟，对大型制冷装置要30～40分钟才稳定。故每次调节后应观察一段时间，调好后一般不要轻易乱动。热力膨胀阀的调试武汉理工大学轮机工程系二、电子膨胀阀（按驱动方式有电磁阀和电动式）电动式电子膨胀阀原理演示武汉理工大学轮机工程系PressureSwitchTypeKPKPpressurecontrolsareforuseinrefrigerationandairconditioningsystemstogiveprotectionagainstexcessivelylowsuctionpressureorexcessivelyhighdischargepressure.KPpressurecontrolsarealsousedforstartingandstoppingrefrigerationcompressorsandfansonair-cooledcondensers.三、压力继电器武汉理工大学轮机工程系压力继电器是用压力作为控制信号的电开关。根据所感应的压力信号不同，有高压继电器和低压继电器之分。高压继电器－保护作用，停压缩机；低压继电器－自动控制启、停压缩机和保护作用。压力继电器武汉理工大学轮机工程系高压继电器的整定值方法选定：高压断开压力(上限)：参照规定的最高工作压力(冷剂46℃所对应的饱和压力)选取。高压继电器大多采用人工复位，下限关系不大，通常做成固定幅差。压力继电器武汉理工大学轮机工程系压力继电器低压断开压力(下限)：一般情况取设计的蒸发温度减去5℃后所对应的冷剂饱和压力，但不能低于表压10kPa。设计的蒸发温度由被冷却介质(空气或水)的温度减去设计温差而得。空调制冷装置的低压继电器应能防止蒸发温度过低而使管壁结霜，以免空气冷却器通风不畅。下限一般不低于冷剂一3℃所对应的饱和压力，即表压；R12约为0．18MPa，R22约为0．35MPa。这样，在考虑流阻和管壁传热温差后，管壁温度不会低于0℃。低压闭合压力(上限)：适当提高