(七)冷凝器蒸發(fā)器及節(jié)流機構(gòu)(三)課件

4.7制冷系統(tǒng)節(jié)流機構(gòu)

4.8制冷系統(tǒng)節(jié)流機構(gòu)作用：a）使高壓常溫的制冷劑液體在經(jīng)節(jié)流機構(gòu)時節(jié)流降壓，變?yōu)榈蛪旱蜏氐闹评鋭裾羝?進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，從而達(dá)到制冷降溫的目的。降溫降壓。b）調(diào)整流入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使制冷劑流量始終與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配。這樣既能保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又可以防止壓縮機出現(xiàn)液擊沖缸現(xiàn)象。調(diào)節(jié)流量?；驹恚菏垢邏阂簯B(tài)制冷劑受迫流過一個小過流截面，產(chǎn)生合適的局部阻力損失(或沿程損失)，使制冷劑壓力驟降，與此同時一部分液態(tài)制冷劑汽化，吸收潛熱，使節(jié)流后的制冷劑成為低壓低溫狀態(tài)。降溫降壓。

常用的節(jié)流機構(gòu)：手動膨脹閥、浮球式膨脹閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細(xì)管等。一、手動節(jié)流閥

手動節(jié)流閥又稱手動調(diào)節(jié)閥或膨脹閥，是最老式的節(jié)流機構(gòu)，其外形與普通截止閥相似。它由閥體、閥芯、閥桿、填料函、填料壓蓋、上蓋和手輪等零件組成。節(jié)流閥與截止閥的不同之處，在于它的閥芯為針型或具有V形缺口的錐體，而且閥桿采用細(xì)牙螺紋。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手輪時，可使閥門的開啟度緩慢地增大或減小，以保證良好的調(diào)節(jié)性能。

手動節(jié)流閥開啟的大小，需要操作人員頻繁地調(diào)節(jié)，以適應(yīng)負(fù)荷的變化。通常開啟度為1/8~1/4圈，一般不超過一圈，開啟度過大就起不到節(jié)流膨脹的作用。這種節(jié)流閥現(xiàn)在已大部分被自動節(jié)流機構(gòu)取代，只有氨制冷系統(tǒng)或?qū)嶒炑b置中還在使用。在氟利昂制冷系統(tǒng)中，手動節(jié)流閥作為備用閥安裝在旁通管路中，以便自動節(jié)流機構(gòu)維修時使用。二、浮球節(jié)流閥浮球節(jié)流閥（或稱浮球調(diào)節(jié)閥）是用于具有自由液面的蒸發(fā)器（如臥式殼管式蒸發(fā)器、直立管式或螺旋管式蒸發(fā)器）的供液量的自動調(diào)節(jié)。通過浮球調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用，在這些設(shè)備中可以保持大致恒定的液面。同時浮球調(diào)節(jié)閥有起節(jié)流降壓的作用。浮球調(diào)節(jié)閥廣泛使用于氨制冷裝置中?？煞譃橹蓖ㄊ胶头侵蓖ㄊ絻煞N。

對于直通式浮球膨脹閥，節(jié)流后的液體首先流入浮球，然后由液體連通管流入蒸發(fā)器。直通式浮球閥的特點是構(gòu)造簡單，液體連通管管徑大，但只能從下部向蒸發(fā)器供液，浮球室內(nèi)的液面波動大，由浮球傳遞到閥芯的沖擊力就很大，使閥門易于損壞。非直通式浮球膨脹閥節(jié)流后的液體不經(jīng)過浮球室，而通過單設(shè)的管路直接供到蒸發(fā)器。在浮球膨脹閥的旁通管上還設(shè)有手動膨脹閥，以備浮球膨脹閥損壞或維修時使用。

浮球膨脹閥置于滿液式蒸發(fā)器一側(cè)通過連通管上與蒸發(fā)器汽空間相連通，下與蒸發(fā)器液空間相連。因此，浮球室的液面與蒸發(fā)器的液面高度是一致的。

當(dāng)蒸發(fā)器負(fù)荷減少時，制冷劑蒸發(fā)量減少，其液面與浮球室內(nèi)液面同時升高，浮球升高，閥門的開啟度減小，使制冷劑供入量減小。當(dāng)蒸發(fā)器負(fù)荷增加時，蒸發(fā)量增加液面下降，浮球室中的液面也相應(yīng)下降，于是浮球下降，閥芯移動一角度，從而使閥門開啟度增加，加大供液量。為了保證浮球節(jié)流閥的靈敏性和可靠性，在浮球閥前都設(shè)有過濾器，以防污物堵塞閥口。設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)對過濾器進(jìn)行定期檢查和清洗。在浮球節(jié)流閥的管路系統(tǒng)中，一般都裝有手動節(jié)流閥的旁路系統(tǒng)，一旦浮球節(jié)流閥發(fā)生故障或清洗過濾器時，可使用手動節(jié)流閥來調(diào)節(jié)供液。浮球節(jié)流閥前還裝有截止閥，停機后應(yīng)立即關(guān)閉。二、熱力膨脹閥二、熱力膨脹閥熱力膨脹閥與浮球節(jié)流閥的不同點是：1、浮球節(jié)流閥主要用于氨制冷系統(tǒng)中，而熱力膨脹閥主要用于氟利昂制冷系統(tǒng)中；2、浮球節(jié)流閥是通過控制液位來控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量的，而熱力膨脹閥是通過控制蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量的。

熱力膨脹閥按照平衡方式的不同，可分為內(nèi)平衡式和外平衡式熱力膨脹閥兩種。但其調(diào)節(jié)原理都是建立在平衡力的基礎(chǔ)之上，并根據(jù)蒸發(fā)器出口處蒸汽的過熱度來自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。熱力膨脹閥實物圖感應(yīng)部分、傳動部分、執(zhí)行部分、調(diào)節(jié)部分工作原理：pl——閥后制冷劑的壓力，作用在膜片下部，使閥門向關(guān)閉方向移動；p2——彈簧作用力，也施加于膜片下方，使閥門向關(guān)閉方向移動，其作用力大小可通過調(diào)整螺絲予以調(diào)整；p3——感溫包內(nèi)制冷劑的壓力，作用在膜片上部，使閥門向開啟方向移動，其大小取決于感溫包內(nèi)制冷劑的性質(zhì)和感溫包感受的溫度。對于任一運行工況，此三種作用力均會達(dá)到平衡，即p1＋p2=P3，此時，膜片不動，閥芯位置不動，閥門開度一定。制冷劑流量一定。如何實現(xiàn)一定的過熱度？R22：P1=362.9kPate=tA=5octc=10oc

P3=423kPaP2=60kPa若P2>60.9kPa,其它不變，則tc>10oc,過熱度大于5度.適應(yīng)蒸發(fā)器負(fù)荷的制冷劑流量調(diào)節(jié)過程：1）當(dāng)蒸發(fā)器負(fù)荷增加時，流量還來不及調(diào)節(jié)，汽化段縮短，過熱段延長，出口過熱度增加，這時，P3增大，p1＋p2<P3，膜片下移，開啟度增加，流量增加，適應(yīng)負(fù)荷需要，隨著流量增加，P3減小，最終，p1＋p2=P3達(dá)到平衡。（動態(tài)平衡）2）當(dāng)蒸發(fā)器負(fù)荷減小時，流量還來不及調(diào)節(jié)，汽化段延長，過熱段縮短，出口過熱度減小，這時，P3減小，p1＋p2>P3，膜片上移，開啟度減少，流量減少，適應(yīng)負(fù)荷需要，隨著流量減少，P3增大，最終，p1＋p2=P3達(dá)到平衡。（動態(tài)平衡）內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的缺點：內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的缺點：（二）外平衡式熱力膨脹閥1、基本結(jié)構(gòu)與工作原理：與內(nèi)平衡式熱力膨脹閥不同之處：P1不同.若假設(shè)蒸發(fā)器阻力損失為27.8kPa，薄膜下的壓力P1=325.1kPa，保持5℃過熱度時，P3=392.8kPa，則彈簧力應(yīng)為P2=392.8-352.1=67.7kPa。（三）安裝熱力膨脹閥時應(yīng)注意的問題①膨脹閥應(yīng)正立式安裝，不允許倒置。②感溫包安裝在蒸發(fā)器的出氣管上，緊貼包纏在水平無積液的管段上，外加隔熱材料纏包，或插入吸氣管上的感溫套內(nèi)。③當(dāng)水平回氣管直徑小于22mm時，感溫包可扎在回氣管頂部；當(dāng)水平回氣管直徑大于22mm時，感溫包可扎在回氣管下側(cè)45°處，以防管子底部積油等因素影響感溫包正確感溫。④外平衡膨脹閥的平衡管一般都安裝在感溫包后面100mm處的回氣管上，并應(yīng)從管頂部引出，以防潤滑油進(jìn)入閥內(nèi)。⑤一個系統(tǒng)中有多個膨脹閥時，外平衡管應(yīng)接到各自蒸發(fā)器的出口。當(dāng)蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣的過熱度增加時，熱敏電阻度升高，電阻值降低，電加熱器的電流增加，膜室內(nèi)充注的液體被加熱而溫度增加，壓力升高，推動膜片和閥桿下移，使閥孔開啟或開大。當(dāng)蒸發(fā)器的負(fù)荷減小，蒸發(fā)器出口蒸氣的過熱減小或者變成濕蒸氣時，熱敏電阻被冷卻，閥孔就關(guān)小或關(guān)閉。這樣熱電膨脹閥可以控制蒸發(fā)器的供液量，使其與熱負(fù)荷相適應(yīng)。四、電子膨脹閥（一）四、電子膨脹閥（二）四、電子膨脹閥（三）五、毛細(xì)管（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理1、制冷工程中一般稱內(nèi)徑0.5～2mm左右，長度在1～4m左右的紫銅管為毛細(xì)管。2、它主要是靠其管徑和長度的大小來控制液體制冷劑的流量以使蒸發(fā)器能在適當(dāng)?shù)臓顩r下工作。1)當(dāng)管徑一定時，流體通過的管道短則壓降小，流量大；反之，壓降大且流量小。2)當(dāng)長度一定時，流體通過的管徑大則壓降小，流量大；反之，壓降大且流量小。當(dāng)毛細(xì)管入口為過冷液體時，1－2段壓力下降，溫度變化不大，到2點時變?yōu)槟骋粔毫ο碌娘柡鸵后w；管中出現(xiàn)氣泡，變?yōu)闅庖簝上嗔鲃樱裾魵猓?，壓力、溫度急劇下降。若毛?xì)管入口為飽和液體或濕蒸氣時，無液體段，1、2點重合，2點后的變化相同。3、毛細(xì)管的長度與直徑的選擇：1）計算法有關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于毛細(xì)管的長度與直徑的經(jīng)驗公式，現(xiàn)介紹作為參考：

G－－制冷劑流量，g/s；

－－毛細(xì)管進(jìn)、出口壓力差，MPa；

L－－

毛細(xì)管長度，mDi－－毛細(xì)管直徑，mm2）圖表法在選配時根據(jù)已知條件通過線圖近似地選擇毛細(xì)管的參數(shù)。圖4.30示出了R22、R12毛細(xì)管初步選擇曲線圖。若已知一R22制冷裝置制冷量Qe=697.8W.在圖中可以有A、B、C三個反映毛細(xì)管參數(shù)的點，即得到3種長度和內(nèi)徑的毛細(xì)管，即di為0.8、0.9和1.0mm，長度L為0.9、1.5和2.8m，可從此3個結(jié)果中選取一種作為初選毛細(xì)管尺寸。（二）特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、價格低廉、壓縮機停機后，容易達(dá)到壓力平衡，減輕啟動負(fù)荷。缺點：調(diào)節(jié)性能差。影響制冷劑流量（供液量）的因素：A、毛細(xì)管的幾何尺寸（長度、內(nèi)徑）長度長、內(nèi)徑小，流量小B、入口制冷劑的參數(shù)（溫度、壓力）壓力大，流量大C、蒸發(fā)壓力Pe當(dāng)Pe＞Pcr（臨界壓力）時，流量隨P0減小而增加；當(dāng)Pe＝Pcr（臨界壓力）時，流量最大；當(dāng)Pe＜Pcr（臨界壓力）時，流量不變。適用：蒸發(fā)溫度變化范圍不大、負(fù)荷比較穩(wěn)定的制冷裝置。比如家用冰箱、空調(diào)等。使用毛細(xì)管時注意事項：

①采用毛細(xì)管后制冷系統(tǒng)的制冷劑充注量一定要準(zhǔn)確。若充注量過多，則在停機時留在蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑液體過多，導(dǎo)致在重新啟動時負(fù)荷過大，還易發(fā)生濕壓縮，并且不易降溫。反之，充注量充注量過小，可能形成不了正常的液封，導(dǎo)致制冷量不降，甚至降不到所需的溫度。系統(tǒng)的充注量與蒸發(fā)器容積有關(guān)。如果蒸發(fā)器容積小，要在蒸發(fā)器出口裝一合適的汽液分離器。

②毛細(xì)管與制冷裝置的能力相匹配。也就是說毛細(xì)管