热力膨胀阀及工作原理
工业冷水机热力膨胀阀的工作原理及分类 一、工业冷水机热力膨胀阀的选择
热力膨胀阀按膜片平衡方式不同分为内平衡式和外平衡式两种。当制冷量流经蒸发器的阻力较小时?最好采用内平衡式热力膨胀阀?反之?当蒸发器的阻力较大?一般超过0.03MPa时?应采用外平衡式热力膨胀阀。
二、工业冷水机热力膨胀阀的分类
1、内平衡式热力膨胀阀?它主要由阀体、阀座、顶杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、毛细管、膜片等部件组成。膨胀阀安装在蒸发器的进液管上?感温包敷设在蒸发器回气管的外壁上。在感温包中?充注有制冷剂的液体或其它感温剂。通常情况下?感温包中充注的工质与工业冷水机组制冷系统中的制冷剂相同。 内平衡式热力膨胀阀只适用于蒸发器内部阻力较小的场合?广泛应用于小型冷水机和空调机。对于大型的工业冷水机组及蒸发器阻力较大的场合?由于蒸发器出口处的压力比进口处下降较大?若使用内平衡式热力膨胀阀?将增加阀门的静装配过热度?相应减少了阀门的过热度?导致热力膨胀阀供液不足或根本不能开启?影响蒸发器的工作。对于蒸发器管路较长?或是多组蒸发器装有分液器时?应采用外平衡式热力膨胀阀。
2、外平衡式热力膨胀阀?它的构造和内平衡式热力膨胀阀基本相似?但是其膜片下方不予供入的液体接触?而是与阀的进、出口处用一隔板隔开?在膜片与隔板之间引出一根平衡管连接到蒸发器的管路上。此外?两者调节杆的形式也有所不同。外平衡式热力膨胀阀可以改善蒸发器的工作条件?但结构比较复杂?安装与调试比较复杂?因此?只有在冷水机蒸发器的压力损失较大时才采用外平衡式热力膨胀阀。 三、工业冷水机热力膨胀阀安装注意事项
给工业冷水机安装热力膨胀阀时?选用的膨胀阀的制冷量应大于蒸发器的制冷量?安装前应检查热力膨胀阀是否完好。在氟利昂工业冷水机制冷系统中?热力膨胀阀安装在蒸发器入口处的供液管路上。热力膨胀阀应靠近蒸发器安装?阀体应处置安装?不能倾斜或颠倒安装。感温包应装设在蒸发器出口处的吸气管路上?要远离压缩机吸气口1.5m以上。感温包的安装对热力膨胀阀由很大影响?在实际工程中?感温包是绑扎在吸气管道上的。
摘要?迄今为止?热力膨胀阀仍是压缩式制冷装置中制冷剂流量控制的主要元件。它在制冷装 置中的作用主要包括:使高压常温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压?变为低压低温的制冷剂湿蒸气?在蒸发器内蒸发吸热达到制冷降温的目的。
根据感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的变化?改变膨胀阀的开启度?自动
调节流入蒸发器的制冷剂流量?使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配;通过热力膨胀阀的控制?使蒸发器出口的制冷剂蒸气保持一定的过热度?这样即能保证蒸发器传热面积的充分利用?又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。
1膨胀阀的结构与工作原理
热力膨胀阀的结构。感温包、毛细管、感应薄膜互相连通?构成一个密闭容器?称为感温机构。感温包安装在蒸发器的出口?感温包内充注工质?用它来感受蒸发器出口制冷剂的过热度变化。毛细管传递感温包内的压力至感应薄膜上。感应薄膜由一块很薄的(01-02nm)合金计冲压而成?断面呈波浪形它在受力后弹性变形性能非常好。热力膨胀阀的热力作用原理见图710a。以温包中感温介质的压力提供阀打开方向的驱动力P1(开阀力);以蒸发压力P0。和弹簧力P3作为阀关闭方向的平衡力。温包感受蒸发器出口管的温度t1开阀力P1随温度t1的变化称为开阀压力曲线?它由温包中充注的感温介质的压力-温度属性所决定。在关阀时?蒸发压力随;蒸发温度的变化关系是确定的(由制冷剂的热力特性决定);弹簧力在阀处于关闭时最小?由设定的预紧力决定?在工作中由弹性系数和弹性变形决定?阀在全开位置时达到最大。因此?最小关阀压力线p0(t0)+p3是已知的。通过在温包中充人适当的感温介质?使在压力不温度平面上开阀压力曲线汕巳)处于最小关阀压力线仇p0(t0)+p3的下方。那么?当阀上的作用力平衡时?开阀压力对应的温度必然高于关阀压力对应的温度2。(见图710b)二者之差(t1-t0)便是蒸发器出口过热度们。该过热度是打开阀必须具有的最小过热度?称为静态过热度。阀达到全开时?对应更高的温度t1和过热度?t这时的过热度称为全开过热度。当蒸发器出口过热度在静态与全开过热度之间变化时?热力膨胀阀的开度成比例变化。这两个过热度之差称为可变过热度?可变过热度是热力膨胀阀比例调节的比例带?其大小反映了调节的灵敏度。
热力膨胀阀有内平衡式与外平衡式。内平衡式热力膨胀阀(见图711a)将节流后的制冷剂压力近似作为蒸发压力?因而可以直接从阀内提供关阀的流体平衡力?结构简单?安装方便?主要用于低压侧流动阻力不大的场合。外平衡式热力膨胀阀(见图711b)有一个外平衡管?将蒸发器出口的压力直接引入阀内?保证关阀的流体平衡力是蒸发压力。这种结构考虑了蒸发器的流动损失?主要用于制冷剂流量变化幅度大、低压侧流动阻力大的场合?如低蒸发温度或有分液器、多路并联盘管的蒸发器。
2. 热力膨胀阀的选择
为了使热力膨胀阀与所在的制冷系统?特别是与蒸发器能很好地匹配?最大限度地利用蒸发器的换热面积?并使蒸发器的冷量输出始终和热负荷相匹配?就需要适当地选择热力膨胀阀。热力膨胀阀的设计选择主要依据:制冷系统的设计制冷量、工况参数、制冷剂种类及制冷系统结构等?应考虑下列因素:
按系统采用的制冷剂?查阅相关工质的热力膨胀阀样本。
考虑蒸发温度对膨胀阀容量的影响。随着蒸发温度的降低?阀的容量变小(见表74)。
阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的千度?从而影响阀的流量系数。因此?要考虑阀前液体过冷度对阀的容量的影响(见表75)。
注意冷凝器至阀前的液管的压力降(见表76和表77)适当增加制冷剂的过冷度?防止其在阀前汽化。
考虑了上述因素后?选择合适容量和形式的热力膨胀阀?允许有20&容量裕度。
热力膨胀阀的故障判断和现场处理
(2009/04/23 22:06)
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艾默生长沙客户服务中心 苗 华
热力膨胀阀，???????????? ; ????是制冷系统最基本的四大部件之一?对制冷系统的稳定运行起着非常重要的作用。在实际的维修中?由于经常被认为比较复杂而神秘?有些制冷系统的疑难问题难以迅速定位?往往怀疑热力膨胀阀故障而被更换掉。
事实上?热力膨胀阀只有一种简单的功能——不管蒸发器的热负荷怎样变化?随时为蒸发器提供适量的制冷剂。它并不能提供温度控制、吸气压力控制、湿度控制、压缩机运行时间控制等?但通过对膨胀阀运行状态的分析?可以显示许多系统问题?找出真正的故障原因。 一、热力膨胀阀的工作原理
为理解热力膨胀阀的工作原理?有必要了解热力膨胀阀的几个主要组成部分??感温元件?由感温包、毛细管、波纹膜片腔组成?内充注一定量的制冷剂。由感温包感测蒸发器出口处的温度?温度不同?内部制冷剂的压力不同?则由波纹膜片腔产生不同的压力?使阀口处于一定的开度。感温元件产生的是开阀力，????温度越高?阀口开启越大。?壳体?由膨胀阀的冷媒进口、出口、外平衡管等组成。进出口管焊接或由喇叭口连接在制冷管路上。外平衡管一边焊接在壳体上?一边焊接在蒸发器出口处?引入蒸发压力;?? 是膨胀阀口的关闭力。?流口组件?由弹簧、锥形流口等组成。弹簧产生的弹簧力，???也是闭阀力?用于调整蒸发器出口处冷媒的过热度。在正常运行状况下??????????三力平衡?保持膨胀阀口有适合的开度和一定的过热度。
制冷剂在流过热力膨胀阀后?变成温度较低的气液混合物?在蒸发器内流动过程中吸收热量?最后流出蒸发器时全部变成气体。如果不考虑在蒸发器内的流动阻力?在整个蒸发器中制冷剂处于一种沸腾状态?对应的压力为饱和压力?温度即为此压力下的饱和温度。最理想状态下?是希望在蒸发器出口处液态冷媒刚好全部变成气体?这样就充分利用了蒸发盘管面积。但在实际情况下?由于在整个蒸发器盘上负荷分布、盘管内各回路制冷剂分布不平衡?难以避免在蒸发器出口处还有液滴未被完全蒸发?液体进入压缩机会导致压缩机液击。为防止这种情况出现?就要控制冷媒流量?使冷媒在蒸发器内完全变成气态后?继续吸收热量?气体温度上升?温度升高后的气体就称之为“过热气体”?此时的气体温度和它在沸腾状态下的温度差?就称为“过热度”。膨胀阀的控制作用?就是通过控制蒸发器出口过热度实现的。热力膨胀阀本身设计了一定的过热度?一般为???称为“静态过热度”?通过调整弹簧?可得到????的过热度?二者结合在一起?可得到?????范围内的过热度。 过热度的测量?可用较为精确的温度计测量压缩机吸气口处，最好是感温包处?的温度?用压力表测得低压值?同时就在压力表上查出该压力下对应的饱和温度值?二者之差?即为过热度。
热力膨胀阀在出厂时均已经调整好?我们在维修时?不到万不得己?无需调整。在机房空调中?最佳的过热度是?????蒸发温度约为?????二者相加?在压缩机吸气口处温度
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