[分享]制冷系统膨胀装置最全面解析

发表于2020-02-06    3人浏览    0人跟帖    总热度:170  

-一

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。

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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:

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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。

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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。

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。

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 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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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内平衡——在内部将蒸发器压力传递到膜片。

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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。

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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)。

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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。

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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)
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2、MOP 充注:(反应时间非常快)
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3、 带压载物的 MOP 充注:(较通用充注稍慢)
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4、吸附充注:(反应时间慢)

十一

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。

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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。

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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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