熱力膨脹閥及工作原理

    工業(yè)冷水機(jī)熱力膨脹閥的工作原理及分類 一、工業(yè)冷水機(jī)熱力膨脹閥的選擇

    熱力膨脹閥按膜片平衡方式不同分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。當(dāng)制冷量流經(jīng)蒸發(fā)器的阻力較小時?最好采用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥?反之?當(dāng)蒸發(fā)器的阻力較大?一般超過0.03MPa時?應(yīng)采用外平衡式熱力膨脹閥。

    二、工業(yè)冷水機(jī)熱力膨脹閥的分類

    1、內(nèi)平衡式熱力膨脹閥?它主要由閥體、閥座、頂桿、閥針、彈簧、調(diào)節(jié)桿、感溫包、毛細(xì)管、膜片等部件組成。膨脹閥安裝在蒸發(fā)器的進(jìn)液管上?感溫包敷設(shè)在蒸發(fā)器回氣管的外壁上。在感溫包中?充注有制冷劑的液體或其它感溫劑。通常情況下?感溫包中充注的工質(zhì)與工業(yè)冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)中的制冷劑相同。 內(nèi)平衡式熱力膨脹閥只適用于蒸發(fā)器內(nèi)部阻力較小的場合?廣泛應(yīng)用于小型冷水機(jī)和空調(diào)機(jī)。對于大型的工業(yè)冷水機(jī)組及蒸發(fā)器阻力較大的場合?由于蒸發(fā)器出口處的壓力比進(jìn)口處下降較大?若使用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥?將增加閥門的靜裝配過熱度?相應(yīng)減少了閥門的過熱度?導(dǎo)致熱力膨脹閥供液不足或根本不能開啟?影響蒸發(fā)器的工作。對于蒸發(fā)器管路較長?或是多組蒸發(fā)器裝有分液器時?應(yīng)采用外平衡式熱力膨脹閥。

    2、外平衡式熱力膨脹閥?它的構(gòu)造和內(nèi)平衡式熱力膨脹閥基本相似?但是其膜片下方不予供入的液體接觸?而是與閥的進(jìn)、出口處用一隔板隔開?在膜片與隔板之間引出一根平衡管連接到蒸發(fā)器的管路上。此外?兩者調(diào)節(jié)桿的形式也有所不同。外平衡式熱力膨脹閥可以改善蒸發(fā)器的工作條件?但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜?安裝與調(diào)試比較復(fù)雜?因此?只有在冷水機(jī)蒸發(fā)器的壓力損失較大時才采用外平衡式熱力膨脹閥。 三、工業(yè)冷水機(jī)熱力膨脹閥安裝注意事項(xiàng)

    給工業(yè)冷水機(jī)安裝熱力膨脹閥時?選用的膨脹閥的制冷量應(yīng)大于蒸發(fā)器的制冷量?安裝前應(yīng)檢查熱力膨脹閥是否完好。在氟利昂工業(yè)冷水機(jī)制冷系統(tǒng)中?熱力膨脹閥安裝在蒸發(fā)器入口處的供液管路上。熱力膨脹閥應(yīng)靠近蒸發(fā)器安裝?閥體應(yīng)處置安裝?不能傾斜或顛倒安裝。感溫包應(yīng)裝設(shè)在蒸發(fā)器出口處的吸氣管路上?要遠(yuǎn)離壓縮機(jī)吸氣口1.5m以上。感溫包的安裝對熱力膨脹閥由很大影響?在實(shí)際工程中?感溫包是綁扎在吸氣管道上的。

    摘要?迄今為止?熱力膨脹閥仍是壓縮式制冷裝置中制冷劑流量控制的主要元件。它在制冷裝 置中的作用主要包括:使高壓常溫的制冷劑液體在經(jīng)熱力膨脹閥時節(jié)流降壓?變?yōu)榈蛪旱?/span>溫的制冷劑濕蒸氣?在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱達(dá)到制冷降溫的目的。

     根據(jù)感溫包感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣過熱度的變化?改變膨脹閥的開啟度?自動

    調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器的制冷劑流量?使制冷劑流量始終與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配;通過熱力膨脹閥的控制?使蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸氣保持一定的過熱度?這樣即能保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用?又可以防止壓縮機(jī)出現(xiàn)液擊沖缸現(xiàn)象。

     1膨脹閥的結(jié)構(gòu)與工作原理

     熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)。感溫包、毛細(xì)管、感應(yīng)薄膜互相連通?構(gòu)成一個密閉容器?稱為感溫機(jī)構(gòu)。感溫包安裝在蒸發(fā)器的出口?感溫包內(nèi)充注工質(zhì)?用它來感受蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度變化。毛細(xì)管傳遞感溫包內(nèi)的壓力至感應(yīng)薄膜上。感應(yīng)薄膜由一塊很薄的(01-02nm)合金計(jì)沖壓而成?斷面呈波浪形它在受力后彈性變形性能非常好。熱力膨脹閥的熱力作用原理見圖710a。以溫包中感溫介質(zhì)的壓力提供閥打開方向的驅(qū)動力P1(開閥力);以蒸發(fā)壓力P0。和彈簧力P3作為閥關(guān)閉方向的平衡力。溫包感受蒸發(fā)器出口管的溫度t1開閥力P1隨溫度t1的變化稱為開閥壓力曲線?它由溫包中充注的感溫介質(zhì)的壓力-溫度屬性所決定。在關(guān)閥時?蒸發(fā)壓力隨;蒸發(fā)溫度的變化關(guān)系是確定的(由制冷劑的熱力特性決定);彈簧力在閥處于關(guān)閉時最小?由設(shè)定的預(yù)緊力決定?在工作中由彈性系數(shù)和彈性變形決定?閥在全開位置時達(dá)到最大。因此?最小關(guān)閥壓力線p0(t0)+p3是已知的。通過在溫包中充人適當(dāng)?shù)母袦亟橘|(zhì)?使在壓力不溫度平面上開閥壓力曲線汕巳)處于最小關(guān)閥壓力線仇p0(t0)+p3的下方。那么?當(dāng)閥上的作用力平衡時?開閥壓力對應(yīng)的溫度必然高于關(guān)閥壓力對應(yīng)的溫度2。(見圖710b)二者之差(t1-t0)便是蒸發(fā)器出口過熱度們。該過熱度是打開閥必須具有的最小過熱度?稱為靜態(tài)過熱度。閥達(dá)到全開時?對應(yīng)更高的溫度t1和過熱度?t這時的過熱度稱為全開過熱度。當(dāng)蒸發(fā)器出口過熱度在靜態(tài)與全開過熱度之間變化時?熱力膨脹閥的開度成比例變化。這兩個過熱度之差稱為可變過熱度?可變過熱度是熱力膨脹閥比例調(diào)節(jié)的比例帶?其大小反映了調(diào)節(jié)的靈敏度。

     熱力膨脹閥有內(nèi)平衡式與外平衡式。內(nèi)平衡式熱力膨脹閥(見圖711a)將節(jié)流后的制冷劑壓力近似作為蒸發(fā)壓力?因而可以直接從閥內(nèi)提供關(guān)閥的流體平衡力?結(jié)構(gòu)簡單?安裝方便?主要用于低壓側(cè)流動阻力不大的場合。外平衡式熱力膨脹閥(見圖711b)有一個外平衡管?將蒸發(fā)器出口的壓力直接引入閥內(nèi)?保證關(guān)閥的流體平衡力是蒸發(fā)壓力。這種結(jié)構(gòu)考慮了蒸發(fā)器的流動損失?主要用于制冷劑流量變化幅度大、低壓側(cè)流動阻力大的場合?如低蒸發(fā)溫度或有分液器、多路并聯(lián)盤管的蒸發(fā)器。

     2. 熱力膨脹閥的選擇

     為了使熱力膨脹閥與所在的制冷系統(tǒng)?特別是與蒸發(fā)器能很好地匹配?最大限度地利用蒸發(fā)器的換熱面積?并使蒸發(fā)器的冷量輸出始終和熱負(fù)荷相匹配?就需要適當(dāng)?shù)剡x擇熱力膨脹閥。熱力膨脹閥的設(shè)計(jì)選擇主要依據(jù):制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制冷量、工況參數(shù)、制冷劑種類及制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等?應(yīng)考慮下列因素:

     按系統(tǒng)采用的制冷劑?查閱相關(guān)工質(zhì)的熱力膨脹閥樣本。

     考慮蒸發(fā)溫度對膨脹閥容量的影響。隨著蒸發(fā)溫度的降低?閥的容量變小(見表74)。

     閥前制冷劑過冷度會影響閥后兩相制冷劑的千度?從而影響閥的流量系數(shù)。因此?要考慮閥前液體過冷度對閥的容量的影響(見表75)。

     注意冷凝器至閥前的液管的壓力降(見表76和表77)適當(dāng)增加制冷劑的過冷度?防止其在閥前汽化。

     考慮了上述因素后?選擇合適容量和形式的熱力膨脹閥?允許有20&容量裕度。

熱力膨脹閥的故障判斷和現(xiàn)場處理

    (2009/04/23 22:06)

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艾默生長沙客戶服務(wù)中心 苗 華

    熱力膨脹閥，???????????? ; ????是制冷系統(tǒng)最基本的四大部件之一?對制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。在實(shí)際的維修中?由于經(jīng)常被認(rèn)為比較復(fù)雜而神秘?有些制冷系統(tǒng)的疑難問題難以迅速定位?往往懷疑熱力膨脹閥故障而被更換掉。

    事實(shí)上?熱力膨脹閥只有一種簡單的功能——不管蒸發(fā)器的熱負(fù)荷怎樣變化?隨時為蒸發(fā)器提供適量的制冷劑。它并不能提供溫度控制、吸氣壓力控制、濕度控制、壓縮機(jī)運(yùn)行時間控制等?但通過對膨脹閥運(yùn)行狀態(tài)的分析?可以顯示許多系統(tǒng)問題?找出真正的故障原因。 一、熱力膨脹閥的工作原理

    為理解熱力膨脹閥的工作原理?有必要了解熱力膨脹閥的幾個主要組成部分??感溫元件?由感溫包、毛細(xì)管、波紋膜片腔組成?內(nèi)充注一定量的制冷劑。由感溫包感測蒸發(fā)器出口處的溫度?溫度不同?內(nèi)部制冷劑的壓力不同?則由波紋膜片腔產(chǎn)生不同的壓力?使閥口處于一定的開度。感溫元件產(chǎn)生的是開閥力，????溫度越高?閥口開啟越大。?殼體?由膨脹閥的冷媒進(jìn)口、出口、外平衡管等組成。進(jìn)出口管焊接或由喇叭口連接在制冷管路上。外平衡管一邊焊接在殼體上?一邊焊接在蒸發(fā)器出口處?引入蒸發(fā)壓力;?? 是膨脹閥口的關(guān)閉力。?流口組件?由彈簧、錐形流口等組成。彈簧產(chǎn)生的彈簧力，???也是閉閥力?用于調(diào)整蒸發(fā)器出口處冷媒的過熱度。在正常運(yùn)行狀況下??????????三力平衡?保持膨脹閥口有適合的開度和一定的過熱度。

    制冷劑在流過熱力膨脹閥后?變成溫度較低的氣液混合物?在蒸發(fā)器內(nèi)流動過程中吸收熱量?最后流出蒸發(fā)器時全部變成氣體。如果不考慮在蒸發(fā)器內(nèi)的流動阻力?在整個蒸發(fā)器中制冷劑處于一種沸騰狀態(tài)?對應(yīng)的壓力為飽和壓力?溫度即為此壓力下的飽和溫度。最理想狀態(tài)下?是希望在蒸發(fā)器出口處液態(tài)冷媒剛好全部變成氣體?這樣就充分利用了蒸發(fā)盤管面積。但在實(shí)際情況下?由于在整個蒸發(fā)器盤上負(fù)荷分布、盤管內(nèi)各回路制冷劑分布不平衡?難以避免在蒸發(fā)器出口處還有液滴未被完全蒸發(fā)?液體進(jìn)入壓縮機(jī)會導(dǎo)致壓縮機(jī)液擊。為防止這種情況出現(xiàn)?就要控制冷媒流量?使冷媒在蒸發(fā)器內(nèi)完全變成氣態(tài)后?繼續(xù)吸收熱量?氣體溫度上升?溫度升高后的氣體就稱之為“過熱氣體”?此時的氣體溫度和它在沸騰狀態(tài)下的溫度差?就稱為“過熱度”。膨脹閥的控制作用?就是通過控制蒸發(fā)器出口過熱度實(shí)現(xiàn)的。熱力膨脹閥本身設(shè)計(jì)了一定的過熱度?一般為???稱為“靜態(tài)過熱度”?通過調(diào)整彈簧?可得到????的過熱度?二者結(jié)合在一起?可得到?????范圍內(nèi)的過熱度。 過熱度的測量?可用較為精確的溫度計(jì)測量壓縮機(jī)吸氣口處，最好是感溫包處?的溫度?用壓力表測得低壓值?同時就在壓力表上查出該壓力下對應(yīng)的飽和溫度值?二者之差?即為過熱度。

    熱力膨脹閥在出廠時均已經(jīng)調(diào)整好?我們在維修時?不到萬不得己?無需調(diào)整。在機(jī)房空調(diào)中?最佳的過熱度是?????蒸發(fā)溫度約為?????二者相加?在壓縮機(jī)吸氣口處溫度