膨胀阀匹配规范

膨胀阀匹配指南
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目录
一、膨胀阀的作用
二、膨胀阀的种类及结构
三、膨胀阀的冷量计算
四、膨胀阀的匹配运行
五、膨胀阀的安装防护
一、膨胀阀的作用
①节流降压
使从冷凝器来的高温高压液态制冷剂节流降压成为容易蒸发的低温低压的汽液混合物进入蒸发器，即分隔了制冷剂的高压侧和低压侧；
②调节流量
由于制冷负荷的改变以及压缩机转速的改变，要求流量作相应调整，以保持车温度稳定，膨胀阀就起到了把进入蒸发器的流量自动调节
到制冷循环所要求的合适程度的作用。

③保持一定过热度、防治液击和异常过热
膨胀阀通过流量的调节使蒸发器具有一
定的过热度，保证蒸发器总容积的有效利用，
避免液态制冷剂进入压缩机引起液击；同时
又能控制过热度在一定围，防治异常过热现
象的发生。

二、膨胀阀的种类及结构
分类条件阀的种类
平衡方式平衡外平衡/
材料铜阀铝阀/
结构型式F型H型/
充注方式气体充注吸附充注交叉充注
常用膨胀阀一览表
名称ENA EWB EBH
端面图
平衡方
式
平衡式外平衡式外平衡式重量125g 145g 140g
接口
入口侧：5/8-18UNF
出口侧：3/4-16UNF 入口侧：5/8-18UNF
出口侧：3/4-16UNF
法兰连接
制冷能
力
0.5T，1.0T，1.5T，2.0T 0.5T，1.0T，1.5T，2.0T 0.5T，1.0T，1.5T，2.0T 充注方
式
气体充注吸附充注气体充注/交叉充注
特点·便宜
·轻巧
·反应快
·可靠性高
·不受周围环境温度影响
·稳定性高
·可对应于可变压缩机
·可靠性高
·安装方便
·可靠性高
·可对应于可变压缩机
H型阀特性介绍
汽车空调用的膨胀阀，以H阀为主，下面对H型阀的结构、平衡原理、过热度及充注特性进行简要的介绍：
①H型阀的结构
1/8的钢球，两吨的是3.0阀口、5/32钢球，我们通常所说的膨胀阀的制冷量是指膨胀阀的开度在约0.3mm时候的质量流量，详见下图：
阀口面积：
式中d—阀座孔直径d=2r
X—阀口开度
d0—小球直径d0=r0
序号名称材料
1 阀体Al
2 调节座Al
3 “0”型圈HNBR
4 调节弹簧SUS
5 阀芯架SUS
6 钢球SUS
7 下传动杆SUS
8 “0”型圈HNBR
9 上传动杆Al
10 传动片HPb
11 “0”型圈HNBR
12 气箱座SUS
13 膜片K100
14 气箱盖SUS
15 充注管TP2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
平衡原理
形式平衡（ENA）代号说明作动阀芯力
剖面图
P B相当感温包压力打开力
P L·A
（P L‘·A）
相当低压侧压力
平衡：膨胀阀出口压力
外平衡：蒸发器出口压力
关闭力
F S弹簧之力关闭力
A膜片有效面积/
外平衡（EWB）
过热度
·流路∶温度特性T.S.H
全过热度
=
S.S.H
静止过热度+
S.H.C
过热度变化
PB
PL
FS
S.S.H S.S.C
力的平衡：
①PB·A >PL·A +FS……阀打开
②PB·A <PL·A +FS……阀关闭
内平衡式外平衡式
PL PL'
FS
PB
自关闭状态至开始打
开所需的过热度
自开始打开至规定开
度所需的过热度
∴力的平衡
∷流量特性
充注特性： 充注方式 充注方式容概略
温度特性
感温包温度与开阀压力特性
MOP 最高作动压力 周围温度对感温部温度的影响 使用极限温度 时间
常数
成本
气体充
注
注入与冷
媒相同的介质
有 受影响 120℃ 快 低
交叉充注 注入与冷
媒不一样的气体和
惰性气体
有 受影响 120℃ 快 低
吸附充注 在放了吸
附介质的感温筒注
入气体
无
不受影响 80℃ 慢 高
三、膨胀阀的冷量计算
额定容量按下述公式进行计算
Q ＝q mr （h 1-h 4）K
式中：Q ——膨胀阀容量 W ；
q mr ——额定点的制冷剂质量流量（最大开启度时测量）， kg/s ； h 1——蒸发器出口侧饱和蒸气制冷剂的比焓值，J/kg ； h 4——蒸发器进口侧饱和液态制冷剂的比焓值，J/kg ；
K ——有关过冷度的修正值（液态制冷剂温度：55℃，过热度：0 ℃）
PL阀闭状态
FS 1
PB1＜PL+FS 1
PB 1
PB 2=PL+FS 2
PL开阀前
FS 2
PB 2
PB 3＞PL+FS 3
PL阀开状态
FS 3
PB 3
Q1＝h1-h4/3250 J/kg
式中：Q1——膨胀阀能力，冷吨；
h1——蒸发器出口侧饱和蒸气制冷剂的比焓值，J/kg；
h4——蒸发器进口侧饱和液态制冷剂的比焓值，J/kg；
过冷度的修正值压焓图
上面已经提到，热力膨胀阀的能力与钢球和阀口的大
小有关系，设计时不同制冷能力的膨胀阀，钢球的额定行程一致，为方便于理解我们引入毛细管的截流计算，来加以类比说明：
毛细管制冷剂流量的计算：
0.5772. 71
G=5.44（△p/L）D
式中G——制冷剂流量(g/s)
△p——毛细管进出管的压力差(MPa)
L——毛细管长度(m)
D——毛细管径(mm)
用计算法选取的毛细管，需要试用后再进行确定。

毛细管的径一般为0.6—2.71.5mm,当需要较大的制冷量时，需要改变毛细管的截面积，但是不能采用按比例改变毛细管径的方法，而只能相应的改变毛细管的根数，因为只有这样才能保证原来的节流降压效果，这与不同容量的膨胀阀，钢球的行程一致，改变钢球直径和阀口大小的道理是一致的。

类比公式为：Q01/Q02=G1/G2=F1/F2
F=n*s
式中Q0——制冷量
G——流量
F——毛细管的总截面积
N——毛细管的数量
S——单根毛细管的截面积
其中s可与膨胀阀中的钢球行程进行类比。

膨胀阀的选配
热力膨胀阀选用时必须根据制冷装置之制冷剂种类、蒸发温度围及蒸发器热负荷的大小选择一定型号、通径和容量的产品。

若容量、通径选择过小，不能满足制冷量要求；而选择过大，则又调度困难。

一般情况下，所选的膨胀阀容量要比蒸发器的实际热负荷大20~30%。

经过理论计算确定膨胀阀的容量后，需对膨胀阀进行系统匹配，进行验证。

台架系统示意图
匹配方式一、设置一定的外界环境条件，对系统压力进行评价： 测试工况
鼓风机端电压 12V ±0.3V
蒸发器进风温度 干球温度30℃±1℃ 湿球温度23.8℃±0.5℃ 冷凝器进风温度 干球温度40℃±1℃ 压缩机箱温度 干球温度35℃±1℃ 通风阻抗 0 Pa
冷凝器进风风速 4.5
压缩机工作转速（考虑传动比） 1000rpm 、1800rpm 、3600rpm 其中，1800rpm 工况对应系统的名义制冷量
匹配过程中的主要评价指标为4点和2点的压力与温度：
评价标准一、匹配过程中的高压评判的标准，实测压力应该稳定在11公斤，低压2公斤， 匹配方式二、控制蒸发温度，测定压力与温度的对应值绘制对应曲线，对应曲率不应小于1（以温度为纵坐标）：
评价标准二、P2点对应温度与压力（竞争车型实测值）
温度(℃） 0 10
压力（㎏f ） 1.2—1.5
2.4±0.15
判定指标，在测定系统制冷能力时设置的外界条件应该与SQR 标准中关于空调整车降温试验环境条件相同。

膨胀阀的匹配应考虑到蒸发器的能力，尽量使蒸发器能力发挥到最大值，同时测量过热度是不是在设计也许的围。

在膨胀阀的匹配试验中，阀实际开度和额定容量的开度相比，总是有一段滞后，膨胀阀的滞后在阀的选配过程中很重要，我们在选择膨胀阀时希望膨胀阀在感受到外界温度变化时，以最快的速度达到mop 值，但是如果动作太灵敏，会造成系统工作平衡频繁被打破，系统工作不稳定，选择合适的滞后值会使系统运行平稳,但是迟滞不宜选择过大，企标规定：当静止过热度为规定值时，迟滞值不超过14Kpa.(0.0294MPa)。

P1 压缩机吸气压力 T1 压缩机吸
气温度 P2 蒸发器出口压力 T2 蒸发器出
口温度 P3 膨胀阀出口压力 T3 膨胀阀出
口温度 P4
冷凝器出口压力 T4 冷凝器出
口温度 P5
排气压力
T5 排气温度
开启迟滞关闭迟滞
热力膨胀阀应调试到使用权蒸发器出口处气体剂过热度3~5度为宜（企标规定过热度为5度）。

一般膨胀阀的过热度调节围为2~7度，它可以通过调节杆改变弹簧弹力来达到。

通常调节杆每转一圈，过热度大约改变1~1.5度。

弹簧力愈大，其过热度愈大。

制冷剂在不同压力下具有不同的蒸发温度，压缩机吸入压力就反映了蒸发器制冷剂的工作状态。

因此,在实践中一般并不用专门的仪表来测量过热度的具体数值，而是根据压缩机吸入口的情况,判断膨胀阀调节是否适当。

此时只须将膨胀阀调节到使压缩机吸入管手摸有冰冷感而并不结霜即可。

对空调装置，其蒸发温度多在5度以上，若再考虑3~5度的过热度，则膨胀阀调到使用权吸入管有露珠手摸不粘手、又无冰霜即为合适。

热力膨胀阀应该在制冷系统运行较为稳定。

五、膨胀阀的安装防护
热力膨胀阀安装之前应检查其状态是否良好，感温包及毛细管的充剂是否泄露。

为保征膨胀阀正常工作，其感温包应正确地安装在蒸发器出口水平管壁上，并予以绝热防湿，避免其受冷、
平衡膨胀阀外平衡膨胀阀H型膨胀阀
图例
注意点1.感温包必须安装在蒸发器出口
的水平管上方；
2.气箱头部分的温度要确保感温
包的温度最低。

注：上图中如采用气体充注将会
出现调节失控现象。

1.感温包必须安装在蒸发器出
口的水平管上方；
2.外平衡管连接在感温包后面。

1.尽量采用垂直安装，
最大倾斜角度不大于
90度；
2. 确保膨胀阀出气管
路为水平方向。

PL'
0.25MPaG
PB
0.19MPaG
FS
Te = 5℃ 0.25MPaG
压力损失
0.06MPaG
0.19MPaG=0℃
+5℃ 0.25MPaG
0.19MPaG +5℃
S.S.H = 5deg
FS
PL
PB
0.31MPaG
0.25MPaG
Te = 5℃ 0.25MPaG
+10℃
0.31MPaG
0.25MPaG = 10℃
S.S.H = 5deg
无论选择那种安装方式，膨胀阀的感温包部位都应该进行保温处理，避免外界温度、湿度对膨胀阀的扰动影响。

可参考日系车型，膨胀阀部位100%进行保温处理。