热力膨胀阀及工作原理

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(0·1-0·2nm)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7·10a。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7·10b)，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7·11a)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7·11b)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:

①按系统采用的制冷剂，查阅相关工质的热力膨胀阀样本。

②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7·4)。

③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7·5)。

④注意冷凝器至阀前的液管的压力降(见表7·6和表7·7)，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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