第九章节流机构
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外平衡式热力膨胀阀的安装与工作原理
第9章 节流机构
第9章 节流机构
第9章 节流机构
外平衡式热力膨胀阀
9.3 毛细管
毛细管是最简单的节流装置，毛细管是一根有规定长度的直径很 细的紫铜管，它的内径一般为0.5～2mm，选择合适长度，加工成螺 旋状，以增大液体流动时的阻力。
原理：流体沿管内流动时，由于管摩
第9章 节流机构
9.2.2 外平衡式热力膨胀阀 适用范围：适合蒸发器盘管阻力较大，一
般超过0.03MPa时的场合。
1-平衡管接头；2-薄膜外室；3-感温包；
4-薄膜内室；5-膜片；6-毛细管；7-上 阀体；8-弹簧；9-调节杆；10-阀杆；11下阀体；12阀芯；
在结构和安装上与内平衡式 的区别是：外平衡式阀膜片 下方的空间与阀的出口不连 通，而是用一根小直径的平 衡管与蒸发器出口相连，这 样，作用于膜片下方的制冷 剂压力就不是节流后蒸发器 进口处的P0，而是蒸发器出 口处的压力Pc，膜片受力平 衡时为Pg= Pc+ Pw，可见， 阀的开启度不受蒸发器盘管 管内流动阻力的影响，从而 克服了内平衡式的缺点。
节流装置的作用：
一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流而降压，保证冷凝器 与蒸发器之间的压力差，使蒸发器中的液态制冷剂在较低的压力下蒸发 吸热，达到制冷目的； 二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的流量。
第9章 节流机构
节流装置常见类型：
1.热力膨胀式 2.手动式 3.浮球式 4.热电膨胀式 5.电子式 6. 毛细管（不具备调节功能）
由阀体、推杆、阀座、阀
针、弹簧、调节杆、感温
包、连接管、感应膜片等
推杆
部件组成。
阀体 调节杆
阀座
阀针 弹簧
感温包
适用范围：适合管内流动阻力相对较 小的蒸发器。
工作过程：
对制冷量的调节，是通 过膜片上的三个作用力 Pg、 P0和Pw的变化而自 动进行的。
Pg ：膜片上方推力（来 自感温包感温工质的气 体压力），即蒸发器出 口压力
9.2 热力膨胀阀
应用范围：普遍用于氟利昂制冷系统中。
主要结构：主要由阀体、感温包和毛细管组成。
工作原理：按照感温机构感受到的蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的变
化来改变膨胀阀的开启度，自动调整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。
作用： 利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量。
毛细管中制冷剂压力及状态变化
当压力降低至相应温度下的饱和压力时，就要产生 闪发现象，使流体自身蒸发降温，也就是随着压力 的降低，制冷剂的温度也相应降低，即降低至相应 压力下的饱和温度。
第9章 节流机构
毛细管作节流装置的特点：
（1）毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便， 价格低廉； （2）没有运动部件，本身不易产生故障和泄 漏； （3）具有自补Biblioteka Baidu的特点，但补偿能力较小； （4）制冷压缩机停止运转后，制冷系统内的 高压侧压力和低压侧压力可迅速得到平衡，再 次起动运转时，制冷压缩机的电动机起动
电磁式 以电磁力为驱动源，传感器感受信号并传递给微电脑，
微电脑发出指令以调节驱动力，从而控制阀门的开度。
电动式 以电动机为驱动源控制阀门的开度。
目前使用最多的是四极 步进电动机驱动的电子 膨胀阀，该电子膨胀阀 由微型计算机控制，由 脉冲电动机驱动，制冷 剂流动方向为由下向左。 如图所示：
第9章 节流机构
第九章节流机构
节流装置是 实现制冷循 环所必须的 四个基本重 要组成部件 之一。
第9章 节流机构
第9章 节流机构
9.1 节流装置的作用和工作原理
节流基本原理：当制冷剂流体通过一小
孔时，一部分静压力转变为动压力，流速 急剧增大，成为湍流流动，流体发生扰动， 摩擦阻力增加，静压下降，使流体达到降 压调节流量的目的 。在节流过程中的热 量与动量都没有变化。
当有一定过冷度的制 冷剂液体进入毛细管 后，会沿着流动方向 产生压力和状态变化， 过冷流体随压力的逐 步降低，先变为相应 压力下的饱和液体， 这一段称液相段，其 压力降不大，呈线性 变化。
从出现第一个气泡开 始至毛细管末端，均 为气液共存段，该段 饱和蒸气含量沿流动 方向增加，因此压力 降呈非线性变化，越 到毛细管的末端，其 单位长度上的压力降 越大。
P0 ：经节流后的制冷剂压力
Pw ：弹簧当量压力
Pg
P0
Pw
经节流后进入蒸发器
在平衡状态下： Pg= P0+ Pw
如制冷剂出蒸发器时的过热度升高：
Pg随之升高，则有Pg＞ P0+ Pw ，使膜片向下弯曲，通过推杆推动阀针增 大开启度，供液量增加；反之，阀逐渐关闭，供液量减少。
第9章 节流机构
第9章 节流机构
擦阻力而产生压降，管径越小 或管子越长则流动阻力越大， 流量就越小。
作用：节流降压。将高压液态制冷剂
降压为低压气态制冷剂，控制 蒸发器的供液量。
条件：以毛细管作节流元件，要求
制冷系统有稳定的冷凝压力 和蒸发压力。
适用 用于蒸发温度变化范围很小的小 范围：型全封闭式制冷装置中，一般用
作电冰箱、空调器和小型制冷装 置上使用的节流元件。
对高压制冷剂液体节流降压，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀。 成为低温湿蒸气，再进入蒸发器。
按膜片平衡方 式不同分类：
内平衡式：当制冷剂流经蒸发器的阻力较小时， 最好用内平衡式热力膨胀阀
外平衡式：当蒸发器阻力较大时，超过0.03MPa 时，应用外平衡式热力膨胀阀
9.2.1 内平衡式热力膨胀阀
结构组成：
膜片
9.4 电子膨胀阀 电子式膨胀阀是近年国内外新开发的产品
适用范围：应用在智能控制的变频式空调器中。对于大功率变 频空调，必须采用电子膨胀阀为节流元件。
结构： 由检测、控制、执行三部分组成。
优点：
流量调节范围大； 控制精度高； 适用于智能控制； 能适用于高效率的制冷剂流量的快速 变化。
按驱动 方式分
第9章 节流机构
第9章 节流机构
第9章 节流机构
思考题 1. 在制冷系统中节流阀的功能是什么？安装在什么位置？ 2. 节流原理是什么？ 3. 何谓过热度？ 4. 膨胀阀是怎样根据热负荷变化实现制冷量自动调节的？ 5. 分析内平衡式热力膨胀阀的优缺点？ 6. 分析外平衡式热力膨胀阀的优缺点？ 7. 毛细管有何优缺点？ 8. 通过调查，制冷空调设备上还有那些节流装置应用？
第9章 节流机构
第9章 节流机构
第9章 节流机构
外平衡式热力膨胀阀
9.3 毛细管
毛细管是最简单的节流装置，毛细管是一根有规定长度的直径很 细的紫铜管，它的内径一般为0.5～2mm，选择合适长度，加工成螺 旋状，以增大液体流动时的阻力。
原理：流体沿管内流动时，由于管摩
第9章 节流机构
9.2.2 外平衡式热力膨胀阀 适用范围：适合蒸发器盘管阻力较大，一
般超过0.03MPa时的场合。
1-平衡管接头；2-薄膜外室；3-感温包；
4-薄膜内室；5-膜片；6-毛细管；7-上 阀体；8-弹簧；9-调节杆；10-阀杆；11下阀体；12阀芯；
在结构和安装上与内平衡式 的区别是：外平衡式阀膜片 下方的空间与阀的出口不连 通，而是用一根小直径的平 衡管与蒸发器出口相连，这 样，作用于膜片下方的制冷 剂压力就不是节流后蒸发器 进口处的P0，而是蒸发器出 口处的压力Pc，膜片受力平 衡时为Pg= Pc+ Pw，可见， 阀的开启度不受蒸发器盘管 管内流动阻力的影响，从而 克服了内平衡式的缺点。
节流装置的作用：
一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流而降压，保证冷凝器 与蒸发器之间的压力差，使蒸发器中的液态制冷剂在较低的压力下蒸发 吸热，达到制冷目的； 二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的流量。
第9章 节流机构
节流装置常见类型：
1.热力膨胀式 2.手动式 3.浮球式 4.热电膨胀式 5.电子式 6. 毛细管（不具备调节功能）
由阀体、推杆、阀座、阀
针、弹簧、调节杆、感温
包、连接管、感应膜片等
推杆
部件组成。
阀体 调节杆
阀座
阀针 弹簧
感温包
适用范围：适合管内流动阻力相对较 小的蒸发器。
工作过程：
对制冷量的调节，是通 过膜片上的三个作用力 Pg、 P0和Pw的变化而自 动进行的。
Pg ：膜片上方推力（来 自感温包感温工质的气 体压力），即蒸发器出 口压力
9.2 热力膨胀阀
应用范围：普遍用于氟利昂制冷系统中。
主要结构：主要由阀体、感温包和毛细管组成。
工作原理：按照感温机构感受到的蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的变
化来改变膨胀阀的开启度，自动调整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。
作用： 利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量。
毛细管中制冷剂压力及状态变化
当压力降低至相应温度下的饱和压力时，就要产生 闪发现象，使流体自身蒸发降温，也就是随着压力 的降低，制冷剂的温度也相应降低，即降低至相应 压力下的饱和温度。
第9章 节流机构
毛细管作节流装置的特点：
（1）毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便， 价格低廉； （2）没有运动部件，本身不易产生故障和泄 漏； （3）具有自补Biblioteka Baidu的特点，但补偿能力较小； （4）制冷压缩机停止运转后，制冷系统内的 高压侧压力和低压侧压力可迅速得到平衡，再 次起动运转时，制冷压缩机的电动机起动
电磁式 以电磁力为驱动源，传感器感受信号并传递给微电脑，
微电脑发出指令以调节驱动力，从而控制阀门的开度。
电动式 以电动机为驱动源控制阀门的开度。
目前使用最多的是四极 步进电动机驱动的电子 膨胀阀，该电子膨胀阀 由微型计算机控制，由 脉冲电动机驱动，制冷 剂流动方向为由下向左。 如图所示：
第9章 节流机构
第九章节流机构
节流装置是 实现制冷循 环所必须的 四个基本重 要组成部件 之一。
第9章 节流机构
第9章 节流机构
9.1 节流装置的作用和工作原理
节流基本原理：当制冷剂流体通过一小
孔时，一部分静压力转变为动压力，流速 急剧增大，成为湍流流动，流体发生扰动， 摩擦阻力增加，静压下降，使流体达到降 压调节流量的目的 。在节流过程中的热 量与动量都没有变化。
当有一定过冷度的制 冷剂液体进入毛细管 后，会沿着流动方向 产生压力和状态变化， 过冷流体随压力的逐 步降低，先变为相应 压力下的饱和液体， 这一段称液相段，其 压力降不大，呈线性 变化。
从出现第一个气泡开 始至毛细管末端，均 为气液共存段，该段 饱和蒸气含量沿流动 方向增加，因此压力 降呈非线性变化，越 到毛细管的末端，其 单位长度上的压力降 越大。
P0 ：经节流后的制冷剂压力
Pw ：弹簧当量压力
Pg
P0
Pw
经节流后进入蒸发器
在平衡状态下： Pg= P0+ Pw
如制冷剂出蒸发器时的过热度升高：
Pg随之升高，则有Pg＞ P0+ Pw ，使膜片向下弯曲，通过推杆推动阀针增 大开启度，供液量增加；反之，阀逐渐关闭，供液量减少。
第9章 节流机构
第9章 节流机构
擦阻力而产生压降，管径越小 或管子越长则流动阻力越大， 流量就越小。
作用：节流降压。将高压液态制冷剂
降压为低压气态制冷剂，控制 蒸发器的供液量。
条件：以毛细管作节流元件，要求
制冷系统有稳定的冷凝压力 和蒸发压力。
适用 用于蒸发温度变化范围很小的小 范围：型全封闭式制冷装置中，一般用
作电冰箱、空调器和小型制冷装 置上使用的节流元件。
对高压制冷剂液体节流降压，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀。 成为低温湿蒸气，再进入蒸发器。
按膜片平衡方 式不同分类：
内平衡式：当制冷剂流经蒸发器的阻力较小时， 最好用内平衡式热力膨胀阀
外平衡式：当蒸发器阻力较大时，超过0.03MPa 时，应用外平衡式热力膨胀阀
9.2.1 内平衡式热力膨胀阀
结构组成：
膜片
9.4 电子膨胀阀 电子式膨胀阀是近年国内外新开发的产品
适用范围：应用在智能控制的变频式空调器中。对于大功率变 频空调，必须采用电子膨胀阀为节流元件。
结构： 由检测、控制、执行三部分组成。
优点：
流量调节范围大； 控制精度高； 适用于智能控制； 能适用于高效率的制冷剂流量的快速 变化。
按驱动 方式分
第9章 节流机构
第9章 节流机构
第9章 节流机构
思考题 1. 在制冷系统中节流阀的功能是什么？安装在什么位置？ 2. 节流原理是什么？ 3. 何谓过热度？ 4. 膨胀阀是怎样根据热负荷变化实现制冷量自动调节的？ 5. 分析内平衡式热力膨胀阀的优缺点？ 6. 分析外平衡式热力膨胀阀的优缺点？ 7. 毛细管有何优缺点？ 8. 通过调查，制冷空调设备上还有那些节流装置应用？