14第十四讲节流机构

12 1 2 3 4 12 1 2 3 4 12 1 2 3 4 12 1 2 3 4
3 5 (in) 8 8
3 7 (in) 4 8
1 1 1 (in) 4
1 1 (in) 2
12-16(mm)
18-22(mm) 25-32(mm)
>=38(mm)
1
23
2
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3
4
热力膨胀阀的性能
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冷却幅高
思考题
分液头
回气 感温包 毛细管
进液 平衡管 分液头
热力膨胀阀
分液毛细管
蒸发器
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图3
分液头的放置位置
视液镜(Sight glasses)
钢化玻璃 指示器

图1 SGI型视液镜结构图


通过钢化玻璃观测 孔观察管内制冷剂 是否充足、是否含 有水分 当制冷剂不足时， 将会出现气泡，这 时需要补充制冷剂 当制冷剂中水分含 量超过允许极限， 指示剂将由绿色变 为黄色
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调节对象
– – – –
28
–
毛细管

毛细管
–
长度：1－6m；内径：0.5-2mm
性能特点
–
– – –
供液量取决于入口压力和过冷度 调节性能差 结构简单，价格低 无运动部件，寿命长
家用空调器 冰箱 除湿机组
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p T

适用范围
– –
0
长度方向
l
–
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辅助设备
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2.
了解辅助设备的结构和工作原理
① ② ③
2
节流机构
制冷系统四大件之一
节流机构（节流装置）

作用
–
qk
高温液体 高温蒸汽
–
节流降压 制冷剂流 量控制
ห้องสมุดไป่ตู้
冷凝器 膨胀阀 压缩机 wc 蒸发器 q0
低温液汽混合物
低温蒸汽
4
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节流机构的安装位置
5
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节流机构的类型
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内平衡式热力膨胀阀原理分析
pb=3.3bar
p0=2.7bar ps=0.6bar ① Tin=5℃ 2.7bar
进液
3.3bar T=10℃
② 2.1bar Te=0℃
③ 2.1bar 时Tout=10℃, Δ T= 10℃
出气
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外平衡式热力膨胀阀原理分析
混 合 气 体 进 节流阀 高压液体出
高 压 液 体
高压液体进
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高压贮液器
安全装置

安全阀、熔塞、紧急泄氨器
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冷却塔（供参考）
冷凝器的延伸
安装好的冷却塔
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冷却设备的分类
冷却池 冷却设备 冷却塔 自然冷却池 喷水冷却池 自然通风冷却塔 机械通风冷却塔 2014-9-17
–
调节冷媒流量以适应负荷需要
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感温包内的制冷剂及其状态

假设条件
– –
感温包内充灌工质与系统流动工质相同 不考虑感温包传热温差和蒸发器内压力降
lg p pk 3 2' B 1 q0 wc h
感温包内压力 PB
2
过热温度
p0 4
蒸发压力
12
蒸发温度
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例：R22饱和温度－压力曲线
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不凝性气体分离器


氨制冷系统不凝 性气体分离器结 构原理图 该设备实质上是 一个换热设备
回压缩机吸气管 调节阀
压缩机
不凝性气 体分离器
混合气体进
冷 凝 器
用温度计判断是否存在不凝性 气体或存有多少
如果放气过程中温度变化不大，则无或少 如果开始温度下降少，逐渐降低，则表明有
（干燥）过滤器
进氨
外筒
出氨 进氨
滤网
端盖
管接头
出氨
锡焊
（ a）氨液过滤器
（ b ）氨气过滤器
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单向阀(Check valves)

控制制冷剂的流向
– – –
高压]低压: 通 低压]高压: 断 开启需要压差
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四通阀
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四通阀
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喷水式 开放式 横流式 点滴式 点滴式 风筒式 薄膜式 逆流式 点滴薄膜式 喷水式 点滴式 鼓风式 薄膜式 逆流式 点滴薄膜式 喷水式 点滴式 横流或逆流式 薄膜式 抽风式 点滴薄膜式 逆流式 喷水式
20
15 压力(bar)
过热度随蒸发 温度而变化
蒸发温度为0 ℃过热度 为5 ℃时感温包内压力 蒸发温度为-20 ℃过热度 为5 ℃时感温包内压力
10
过热度随蒸发 温度而变化
过 热 度 (℃)
饱和压力
5
0 -40
-30
-20
-10
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13
0 10 温度(℃)
20
30
40
50
热力膨胀阀工作原理
保证系统安全、可靠 提高系统性能 改变系统功能
制冷系统有哪些辅助设备？



31
气液分离器 油分离器 干燥过滤器 贮液器 单向阀 集油器：氨制冷系统用 不凝气体分离器：氨制冷系统用 回热热交换器：氟利昂系统用 中间冷却器：双级压缩用 安全装置 ……
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感应薄膜 传动杆 阀体 螺母
毛细管 螺母
阀座 阀针 调节杆座 填料
过滤器
弹簧
9
感温包 填料压盖 调节杆
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外平衡式热力膨胀阀
感应薄膜 外平衡接管 感温包
调 节 机 构
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热力膨胀阀

为什么要控制蒸发器出口过热度？
–
–
避免湿压缩 避免过热度过大，导致
蒸发器相变换热面积减小 压缩机吸气比容过大，COP下降
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脉冲 数
电子膨胀阀的类型

类型
–
电动型

开度∝步进电机的脉冲数 定位较准确 调整后，不需要带电，可靠性高 调节速度较慢 开度∝控制电流 定位准确 带电工作，可靠性低 调节速度快
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–
电磁型


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电子膨胀阀的特点与调节对象

特点
–
–
– –
调节动作不依赖于蒸发压力，可自由确定不同蒸发温度下的 过热度 热惯性小，可实现前馈与反馈控制，改善与提高系统的性能 适用范围极广：房间空调器、多联机、冷水机组等 价格昂贵（阀体＋控制器） 压缩机吸气过热度 压缩机排气温度 冷凝器的过冷度 满液式蒸发器的液位 房间温度
pb=2.7bar
p0=2.1bar ps=0.6bar ① Tin=5℃ 2.7bar
进液
2.7bar T=5℃
② 2.1bar Te=0℃
③ 2.1bar 时Tout=5℃, Δ T= 5℃
出气
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膨胀阀与蒸发器的匹配
要求热力膨胀阀与蒸发器联合工作时能 够稳定运行 要求蒸发器能够最大限度地利用，产生 出最大的冷量
油分离器(Oil separators)


将压缩机排气中的冷冻 油分离出来，再利用压 差或其它动力使油返回 压缩机，保证压缩机安 全运行 房间空调器等小型制冷 系统可利用制冷剂流速 带回压缩机，此时可不 用油分离器；对于大系 统，安装在排气管上， 利用高低压压差回油
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进气
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集油器（氨系统安装）

制冷剂流量与压差的对应关系
M r CD Av ( pvi pvo ) / vvi
d
θ
C D 0.0802 vi 3.96 vvo
h
1 A v h sin d h sin 2 2
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电子膨胀阀
定子 转子 螺纹 螺杆 针阀

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膨胀阀与蒸发器的基本匹配关系图
Q0 蒸发器MSS线（临界过热度）
Qmax
蒸发器 不稳定区
A
蒸发器稳定工作区 （过热度太高，蒸发器面 积不能得到充分利用）
阀特性线
SS
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OPS
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ΔT
感温包的安装位置

感温包是检测蒸发器出口制冷剂过热温度的传 感器 安装位置及注意事项
第十四讲 节流装置和辅助设 备
节流装置是制冷系统 的制冷剂流量调节和 节流降压的设备
本章的重点
1.
理解热力膨胀阀的结构和工作原理
① ②
③
应用热力膨胀阀工作原理分析其工作状态 外平衡和内平衡热力膨胀阀的区别在哪里？应用 场合有何不同？ 目前的节流装置有哪些类型？ 各种辅助部件在制冷系统中的位置 四通阀的工作原理 气液分离器的结构
过滤器
控制系统
温 度 传 感 器
信号线 微电脑
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电子膨胀阀
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信号传输
检测、计算
电子膨胀阀的性能曲线
140 120
线性型
ф 2.8mm ф 2.3mm ф 1.5mm ф 2 . 8 m m 急开型
急开型
100
空 气流量( L / m i n )
80 60
40
20
0 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360
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（干燥）过滤器


功能：对系统中流动制冷剂进行过滤与干燥， 防止固体粉末杂质和水进入节流装置，避免膨 胀阀、毛细管等出现冰堵与脏堵 注意：当系统的蒸发压力过低且冷凝压力过高， 或者是过滤器上出现结水、结霜现象时，标志 着干燥过滤器堵塞，需要对其更换或再生
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– – – –
安装在蒸发器出口压缩机的水平吸气管上 不受其它热源（空气、风扇电机、液体管等）的影 响，需要保温 根据吸气管管径大小，安装位置不同，按1、2、3、 4点原则进行安装 均压管必须设置在感温包之后10cm左右的位置
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感温包的安装位置
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感温包的安装位置
热力膨胀阀

热力膨胀阀的工作原理
– –
控制目标：蒸发器出口过热度 驱动动力：感温包内冷媒蒸气压力与信号压力【蒸 发压力：蒸发器入口压力（内平衡式）或蒸发器出 口压力（外平衡式）】之差 用蒸发器入口压力代表蒸发压力 用蒸发器出口压力代表蒸发压力
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内平衡式
–
外平衡式
–
8
内平衡式热力膨胀阀
p
不同 充填物
相同制冷剂
Δt
pb
tb-to< Δt
ps
p s po pb
Δt Δt
Δt po
tb-to = Δt
pb
Δt’
Δt
p s po pb
ps
14
to’
tb’ t o tb
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tb-to > Δt t
p s po
热力膨胀阀的基本调节特性
工作过热度： 5~7℃
＝
有效过热度： 2~4℃
(玻璃钢)冷却塔
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闭式冷却塔
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冷却塔的设计工况

进出塔水温差为Δ t ＝5℃左右 出塔水温高于湿球温度：t2-τ1 =3～5℃
例：
– – –
冷却幅宽
室外湿球温度τ 1＝28℃ 进塔水温t1=37℃，出塔水温t2= 32℃，Δ t ＝5 ℃
效率系数
t1 t 2 1 t1 1 1 t2 1 t
Q0
120% 100%
＋
开启过热度 (静装配过热度): 3℃（可调节）
关闭过热度： 2～8℃
0 DA B
额 全 定 开 度 开
C
ΔT
15
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内、外平衡式热力膨胀阀的应用范围

内平衡式
–
沿程阻力较小的蒸发器 适用于蒸发器出入口压力降大的情况：
盘管细长的蒸发器

外平衡式
–
使用分液器的并联多管程蒸发器！

手动膨胀阀：仅作辅助性节流机构 浮球膨胀阀：用于满液式蒸发器和水箱式蒸发 器，控制制冷剂液位 热力膨胀阀
– –
内平衡式 外平衡式


电子膨胀阀 毛细管：用于小型制冷设备 节流孔板：开始用于满液式蒸发器冷水机组
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6
热力膨胀阀
Orifice
Valve body
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在氨系统中安装，主要 取决于制冷剂和冷冻油 的溶解特性 需要将系统中的冷冻油 集中收集（分高、低压 集油器）a净化处理a 机械输送a返回压缩机
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（高压）贮液器（又称：储液器）

作用：稳定制冷剂循环量 在采用热力膨胀阀的系统中，一般均需设置贮液器 在采用冷凝压力调节阀的系统中，必须设置贮液器 在采用毛细管节流和电子膨胀阀的小容量氟利昂系统 一般不设置高压贮液器
氟利昂螺杆冷水机组组成
安全阀
四通阀
油压调节阀 油粗滤器
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油泵
油精滤器
气液分离器
氨系统
高温液体
qk
高温蒸汽
冷凝器 膨胀阀
低温液汽混合物 低温蒸汽
压缩机 wc
气液分离器 蒸发器 q0
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气液分离器
氟利昂系统用
去压缩机 小孔 来自蒸发器 的含液气流
油孔
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