空氣調節(jié)用制冷技術-05節(jié)流機構和輔助設備

第五章節(jié)流機構和輔助設備§5.1節(jié)流機構節(jié)流機構的工作原理：當制冷劑流體通過一小孔時，一部分靜壓力轉變?yōu)閯訅毫Γ魉偌眲≡龃?，成為湍流流動，流體發(fā)生擾動，摩擦阻力增加，靜壓下降，使流體達到降壓、調節(jié)流量的目的。節(jié)流是壓縮式制冷循環(huán)不可缺少的四個主要過程之一。（1）對高壓液態(tài)制冷劑進行節(jié)流降壓，保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差，以便使蒸發(fā)器中的液體制冷劑在要求的低壓下蒸發(fā)吸熱，從而達到制冷降溫的目的。（2）調節(jié)供入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以適應制冷系統(tǒng)制冷量變化的需要。即隨著蒸發(fā)器熱負荷的變化，節(jié)流機構供液量也要相應地變化。若供液量小了，會使制冷量不足；供液量多了，會引起濕壓縮，甚至沖缸事故。節(jié)流機構的基本作用：膨脹閥的分類：5）毛細管6）節(jié)流短管1）手動膨脹閥2）浮球式膨脹閥3）熱力膨脹閥4）電子膨脹閥內平衡式熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥電磁式電子膨脹閥電動式電子膨脹閥一、手動膨脹閥手動膨脹閥的構造與普通截止閥相似，它的特點是閥桿采用細牙螺紋，閥桿上、下行程大；閥芯為針形錐體，或具有V形缺口的錐形圓筒，或平板，如圖所示。這樣保證閥門開啟度增減時流量逐漸增減，而且有較大的調節(jié)范圍。手動膨脹閥現(xiàn)在已較少單獨使用，一般都用作輔助性流量調節(jié)，把它裝在旁通管道上，以備應急，或檢修自動閥門時使用，或者同液面控制器及電磁閥配合使用，共同實現(xiàn)供液量的控制，如圖所示。二、浮球式膨脹閥浮球式膨脹閥廣泛應用于氨制冷裝置中。按照其流通方式的不同，浮球式膨脹閥可分為直通式和非直通式兩種。它們的結構如圖所示。注意：1）為了保證浮球閥的靈敏性和可靠性，在浮球閥前都設有過濾器，以防污物堵塞閥口。設備運轉過程中，應對過濾器進行定期檢查和清洗。2）在浮球閥的管路系統(tǒng)中，一般都裝有手動節(jié)流閥的旁路系統(tǒng)，一旦浮球閥發(fā)生故障或清洗過濾器時，可使用手動節(jié)流閥調節(jié)供液。3）浮球閥還裝有截止閥，停機后立即關閉。因為壓縮機停止后，蒸發(fā)器中的制冷劑停止蒸發(fā)，液體中的氣泡消失，液位下降，浮球閥開大，大量制冷劑液體就會進入蒸發(fā)器，當液位升高至上限時，浮球閥才能自動關閉。在下次啟動壓縮機時，制冷劑沸騰，原已處于上限的液位，因液體中充滿氣泡而進一步猛漲，甚至會導致壓縮機發(fā)生液擊。三、熱力膨脹閥（一）熱力膨脹閥的工作原理氟里昂制冷系統(tǒng)一般都用熱力膨脹閥來調節(jié)制冷劑流量。它既是控制蒸發(fā)器供液量的調節(jié)閥，同時也是制冷裝置的節(jié)流閥，所以熱力膨脹閥也稱熱力調節(jié)閥。熱力膨脹閥是利用蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸汽過熱度的變化來調節(jié)供液量。根據結構的不同，熱力膨脹閥可分為內平衡式和外平衡式兩種。（1）內平衡式熱力膨脹閥內平衡式熱力膨脹閥的結構如圖所示。它由感溫包、毛細管、閥座、膜片、頂桿、閥針及調節(jié)機構等構成。內平衡式熱力膨脹閥環(huán)形閥孔制冷劑進口制冷劑出口感溫包感溫包注意：

內平衡式熱力膨脹閥是依靠蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來調節(jié)蒸發(fā)器的供液量。這種閥只用在有較大過熱度的制冷劑（如R12等）的非滿液式蒸發(fā)器或小型蒸發(fā)器中。（2）外平衡式熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥實物圖外平衡式熱力膨脹閥的調節(jié)特性，基本上不受蒸發(fā)器中壓力損失的影響，但是由于它的結構比較復雜，因此一般只有從膨脹閥出口到蒸發(fā)器出口，制冷劑的壓力降所相應的蒸發(fā)溫度降超過2～3℃時，才應用外平衡式熱力膨脹閥。目前國內一般中小型的氟里昂制冷系統(tǒng)，除了使用分液器的蒸發(fā)器外，蒸發(fā)器的壓力損失都比較小，所以采用內平衡式熱力膨脹閥較多。用分液器的蒸發(fā)器壓力損失較大，故宜采用外平衡式熱力膨脹閥。注意：圖5-6帶保險結構的雙向熱力膨脹閥（二）感溫包的充注根據制冷系統(tǒng)所用制冷劑的種類和蒸發(fā)溫度的不同，熱力膨脹閥感溫系統(tǒng)中可采用不同的物質和方式進行充注，主要方式有充液式、充氣式、交叉充液式、混合充注式和吸附充注式，各種充注方式均有優(yōu)缺點和使用限制。（1）充液式熱力膨脹閥充液式的優(yōu)點是閥門的工作不受膨脹閥和平衡毛細管所處環(huán)境溫度的影響，即使溫度低于感溫包感受的溫度，也能正常工作。但是，充液式熱力膨脹閥隨蒸發(fā)溫度的降低，過熱度有明顯上升的趨勢。（2）充氣式熱力膨脹閥圖5-8充氣熱力膨脹閥感溫包內制冷劑特性曲線（3）其他充注式熱力膨脹閥圖5-9交叉充液式熱力膨脹閥的特性曲線（三）熱力膨脹閥的選配、安裝與調試（1）選配選配時應考慮到制冷劑種類和蒸發(fā)溫度范圍，且使膨脹閥的容量與蒸發(fā)器的負荷相匹配。在一定的閥開度和膨脹閥進出口制冷劑狀態(tài)的情況下，通過膨脹閥的制冷劑流量可按照下式計算：（2）安裝四、電子膨脹閥無級變容量制冷系統(tǒng)制冷劑供液量調節(jié)范圍寬，要求調節(jié)反應快，傳統(tǒng)的節(jié)流機構（如熱力膨脹閥）已不能勝任，這時需要使用電子膨脹閥。電子膨脹閥利用被調節(jié)參數(shù)產生的電信號，控制施加于膨脹閥上的電壓或電流，進而達到調節(jié)供液量的目的。按照驅動方式的不同，電子膨脹閥可分為電磁式和電動式兩類。（一）電磁式電子膨脹閥電磁式膨脹閥的結構簡單，動作響應快，但是在制冷系統(tǒng)工作時，需要一直提供控制電壓（二）電動式電子膨脹閥電動式電子膨脹閥是依靠步進電機驅動針閥。分直動型和減速型兩種。（1）直動型（２）減速型毛細管毛細管是最簡單的節(jié)流裝置毛細管是一根有規(guī)定長度的直徑很細的紫銅管，它的內徑一般為0.5～2mm毛細管中制冷劑壓力及狀態(tài)變化

壓力變化液體氣體五、毛細管毛細管作為節(jié)流機構的優(yōu)點是：結構簡單、無運動部件、制造方便、價格便宜和不易發(fā)生故障；而且壓縮機停止運行后，冷凝器和蒸發(fā)器的壓力可以自動達到平衡，減輕了再次啟動時電機的負荷。毛細管作節(jié)流裝置的特點（1）毛細管由紫銅管拉制而成，制造方便，價格低廉；（2）沒有運動部件，本身不易產生故障和泄漏；（3）具有自補償?shù)奶攸c；（4）制冷壓縮機停止運轉后，制冷系統(tǒng)內的高壓側壓力和低壓側壓力可迅速得到平衡，再次起動運轉時，制冷壓縮機的電動機起動。五、節(jié)流短管圖5-18節(jié)流短管結構示意圖1—出口濾網；2—節(jié)流孔；3—密封圈；4—塑料外殼；5—進口濾網節(jié)流短管是一種定截面節(jié)流孔口的節(jié)流裝置，已被應用于部分汽車空調、少量冷水機組和熱泵機組中。短管的主要優(yōu)點是價格低廉、制造簡單、可靠性好、便于安裝，取消了熱力膨脹閥系統(tǒng)中用于判別制冷負荷大小所增加的感溫包等，具有良好的互換性和自平衡能力。節(jié)流機構思考題1.在制冷系統(tǒng)中節(jié)流閥的功能是什么？安裝在什么位置？2.節(jié)流原理是什么？3.膨脹閥是怎樣根據熱負荷變化實現(xiàn)制冷量自動調節(jié)的？4.分析內平衡式熱力膨脹閥的優(yōu)缺點？5.分析外平衡式熱力膨脹閥的優(yōu)缺點？6.毛細管有何優(yōu)缺點？7.通過調查，制冷空調設備上還有那些節(jié)流裝置應用？§5.2輔助設備一、儲液器作用：調節(jié)和穩(wěn)定制冷劑的循環(huán)量并儲存液態(tài)制冷劑。種類：按用途和承受工作壓力不同可分為：（1）高壓儲液器高壓儲液器的容量一般應能容納系統(tǒng)中的全部充液量，為了防止溫度變化時因熱膨脹造成危險，儲液器的儲存量不應超過本身容積的80％。可按下述公式計算：按其作用不同分為兩種：（2）低壓儲液器一種是用于蒸發(fā)器融霜（冷卻排管或冷風機熱氨除霜）或制冷設備檢修時，儲存制冷系統(tǒng)的制冷劑液體，故又稱排液筒。其容量為可儲存最大一間庫房的氨液量。另一種是蒸發(fā)器為氨泵供液時，用于儲存循環(huán)的低壓制冷劑液體，故又稱循環(huán)儲液筒。其作用是充分保證氨泵所需的低壓氨液，同時起著氨液分離的作用。其容量≥氨泵每小時循環(huán)量的30％。二、氣液分離器作用：①分離低壓蒸汽中的液滴，防止制冷壓縮機濕沖程；②防止制冷劑蒸汽進入蒸發(fā)器中，提高蒸發(fā)器的傳熱效果。位置：設置在蒸發(fā)器與壓縮機回汽管之間。三、過濾器和干燥器過濾器用于清除制冷劑中的機械雜質，如金屬屑、焊渣、氧化皮等。它分氣體過濾器和液體過濾器兩種。干燥器只用于氟利昂制冷系統(tǒng)中。因為氟利昂不溶于水或僅有限地溶解，系統(tǒng)中制冷劑含水量過多，會引起制冷劑分解，金屬腐蝕，并產生污垢和使?jié)櫥腿榛?。當系統(tǒng)在0℃以下運行時，會在膨脹閥處結冰，堵塞管道，即發(fā)生“冰塞”。故在儲液器出液管路上的節(jié)流閥前裝設干燥器，用以吸附制冷劑液體中的水分。一般用硅膠作為干燥劑，近年來也有使用分子篩作干燥劑的。如圖示出一立式干燥器的結構。對于小型制冷裝置，可以不裝設干燥器，僅在系統(tǒng)充氟時，使其一次通過干燥器即可。四、油分離器慣性式油分離器依靠流速突然降低并改變氣流運動方向將高壓氣態(tài)制冷劑攜帶的潤滑油分離，并聚積在油分離器的底部，通過浮球閥或手動閥排回制冷壓縮機。洗滌式油分離器將高壓過熱氨氣通入氨液中洗滌冷卻，使氨氣中的霧狀潤滑油凝聚分離離心式油分離器借助離心力將滴狀潤滑油甩到殼體壁面聚積下沉分離。過濾式油分離器靠過濾網處流向改變、降速和過濾網的過濾作用將油滴分離出來。五、集油器又稱為放油器，是由鋼板制成的筒狀容器，其上設有進油管、放油管、出氣管、壓力表接管以及液位計等，結構形式如圖。它只適用于氨制冷系統(tǒng)中，用于收集和存放從油分離器、冷凝器、儲液器以及蒸發(fā)器等設備中分離出來的潤滑油，再按照一定的操作程序，由集油器排出制冷系統(tǒng)。七、安全裝置（一）安全閥（二）熔塞一旦壓力容器出現(xiàn)意外事故時，容器內壓力驟然升高，溫度也隨之升高；當溫度升高到一定值時，熔塞中的低熔點合金即熔化，容器中的制冷劑排入大氣，從而達到保護設備及人身安全的目的。（三）緊急泄氨器如圖為其結構示意圖。氨液從正頂部進入，給水從殼體上部側面進入。當出現(xiàn)意外緊急情況時，可將給水管的進水閥與氨液泄出閥開啟，使大量水與氨液混合，形成稀氨水排入下水道，以防引起嚴重事故。第三節(jié)控制機構（一）蒸發(fā)壓力調節(jié)閥（二）壓縮機吸氣壓力調節(jié)閥（三）冷凝壓力調節(jié)閥§5.4制冷劑管路的設計一、管路的布置原則

氟里昂管路常采用銅管，系統(tǒng)容量較大時也可采用無縫鋼管。氨管則采用無縫鋼管，禁止使用銅或銅合金管及其管件；為了減少管道和制冷劑充灌量以及系統(tǒng)的壓力降，應盡可能短而直；管道的布置應不妨礙對壓縮機及其他設備的正常觀察和管理，不妨礙設備的檢修和交通通道以及門窗的開關；管道與墻和頂棚以及管道與管道之間應有適當?shù)拈g距，以便安裝保溫層；管道穿墻、地板和頂棚處應設有套管，套管直徑應能安裝足夠厚度的保溫層。此外，各種設備之間的管路連接應符合下列要求：（一）壓縮機排氣管（1）為了使?jié)櫥秃涂赡芾淠聛淼囊簯B(tài)制冷劑不至于回流到制冷壓縮機，排氣管應有不小于0.01的坡度，坡向油分離器和冷凝器。（2）多臺氟里昂壓縮機并聯(lián)，為了保證潤滑油的均衡，各壓縮機曲軸箱之間的上部應裝有均壓管，下部應裝有均油管。（3）對于有容量調節(jié)的制冷壓縮機，應考慮在制冷系統(tǒng)低負荷運行時，能將潤滑油從排氣立管中帶走。此時可以采用雙排氣立管。（4）并聯(lián)的氨壓縮機排氣管上或在油分離器的出口處，應裝有止回閥。如下圖左。防止一臺壓縮機工作時，未工作的壓縮機出口處有較多的氨氣不斷冷凝成液態(tài)，啟動時造成液體沖缸事故。（二）壓縮機吸氣管（1）對于氟里昂制冷系統(tǒng)，考慮潤滑油應能從蒸發(fā)器不斷流回壓縮機，氟利昂制冷壓縮機的吸氣管應有不小于0.01的坡度，坡向壓縮機。（2）并聯(lián)氟里昂制冷壓縮機，如果只有一臺運轉，壓縮機又沒有高效油分離器時，在未工作的壓縮機的吸氣口處可能積存相當多的潤滑油，啟動時會造成油液沖擊事故。為了防止發(fā)生上述現(xiàn)象，并聯(lián)氟里昂壓縮機的吸氣管應按下圖安裝。（3）對于有容量調節(jié)的氟里昂制冷系統(tǒng)，可采用雙吸氣立管，如上圖右所示，其工作原理同雙排氣立管。在制冷系統(tǒng)的低負荷運行時，立管內制冷劑流速能將潤滑油帶回壓縮機。（4）氨壓縮機的吸氣管應有不小于0.005的坡度，坡向蒸發(fā)器，以防止液滴進入氣缸。（三）從冷凝器至儲液器的液管冷凝器應高于儲液器，如右圖所示。兩者之間無均壓管時，兩者的高度差應不小于300mm。對于蒸發(fā)式冷凝器，因本身沒有儲液容積，單獨一臺與儲液器相連時，兩者的高差應大于300mm。如為多臺并聯(lián)后再與儲液器相連時，除在儲液器與蒸發(fā)式冷凝器的高壓氣管之間設有均壓管以外，兩者的高差一般應大于600mm，液管的流速就小于0.5m/s。（四）從儲液器或冷凝器到蒸發(fā)器的給液管（1）當冷凝器高于蒸發(fā)器時，為了防止停機后液體進入蒸發(fā)器，給液管至少應抬高2m以后再通至蒸發(fā)器，如下圖左所示。但是，膨脹閥前設有電磁閥時，可不必如此連接。（2）當蒸發(fā)