制冷系統(tǒng)節(jié)流機(jī)構(gòu)及工作原理

1、精心整理節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流是壓縮式制冷循環(huán)不可缺少的四個(gè)主意過程之一。 節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用有兩點(diǎn)：一是對(duì)從 冷凝器中出來的高壓液體制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓為蒸發(fā)壓力； 二是根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化，調(diào)整進(jìn)入蒸發(fā) 器的制冷劑液體的數(shù)量。常用的節(jié)流機(jī)構(gòu)有手動(dòng)膨脹閥、浮球式膨脹閥、熱力膨脹閥以及阻流式膨脹閥（毛細(xì)管）等。它 們的基本原理都是使高壓液態(tài)制冷劑受迫流過一個(gè)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(shí)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)。一、手動(dòng)節(jié)流閥手動(dòng)膨脹閥和普通的截止閥在結(jié)構(gòu)上的不同之處主要是閥芯的結(jié)構(gòu)與閥桿的螺 紋形式。通常截止閥的閥芯為一平頭

2、，閥桿為普通螺紋，所以它只能控制管路的通斷和粗略地調(diào)節(jié) 流量，難以調(diào)整在一個(gè)適當(dāng)?shù)倪^流截面積上以產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)墓?jié)流作用。而節(jié)流閥的閥芯為針型錐體或帶缺口的錐體，閥桿為細(xì)牙螺紋，所以當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，閥芯移動(dòng)的距離不大，過流截面積可以較準(zhǔn) 確、方便地調(diào)整。節(jié)流閥的開啟度的大小是根據(jù)蒸發(fā)器負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)，通常開啟度為手輪的1/8至1/4周,不能超過一周。否則，開啟度過大，會(huì)失去膨脹作用。因此它不能隨蒸發(fā)器熱負(fù)荷的變動(dòng)而靈敏地 自動(dòng)適應(yīng)調(diào)節(jié)，幾乎全憑經(jīng)驗(yàn)結(jié)合系統(tǒng)中的反應(yīng)進(jìn)行手工操作。'目前它只裝設(shè)于氨制冷裝置中，在氟利昂制冷裝置中，廣泛使用熱力膨脹閥進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。、浮球節(jié)流閥1、浮球節(jié)流閥的工作原

3、理浮球節(jié)流閥是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)的節(jié)流閥。其工作原理是利用一鋼制浮 球?yàn)閱㈤]閥門的動(dòng)力，*浮球隨液面高低在浮球室中升降，控制一小閥門開啟度的大小變化而自動(dòng) 調(diào)節(jié)供液量，同時(shí)起節(jié)流作用的。當(dāng)容器內(nèi)液面降低時(shí)，浮球下降，節(jié)流孔自行開大，供液量增加; 反之，當(dāng)容器內(nèi)液面上升時(shí)，浮球上升，節(jié)流孔自行關(guān)小，供液量減少。待液面升至規(guī)定高度時(shí)， 節(jié)流孔被關(guān)閉，保證容器不會(huì)發(fā)生超液或缺液的現(xiàn)象。2、浮球節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)型式與安裝要求浮球節(jié)流閥是用于具有自由液面的蒸發(fā)器，液體分離器和中間冷卻器供液量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。在氨制冷系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的是一種低壓浮球閥。低壓浮球閥按液體在其中流通的方式，有直通式和非直通式兩種。直通浮球節(jié)流

4、閥的特點(diǎn)是，進(jìn)入容器的全部液體 制冷劑首先通過閥孔進(jìn)入浮球室，然后再進(jìn)入容器。因此，結(jié)構(gòu)和安裝比較簡單，但浮球室的液面波動(dòng)大。非直通式浮球節(jié)流閥的特點(diǎn)是，閥座裝在浮球室外，經(jīng)節(jié)流后的制冷劑不需要通過浮球室 而沿管道直接進(jìn)入容器。因此，浮球室的液面較平穩(wěn)，但其結(jié)構(gòu)與安裝均較復(fù)雜。目前我國冷凍機(jī)廠生產(chǎn)的浮球節(jié)流閥都是這種非直通式的。這種浮球節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)是由殼體、 浮球、杠桿、閥座、平衡管、閥芯和蓋等組成。浮球節(jié)流閥在安裝時(shí)的要求是浮球室的氣體平衡管應(yīng)接在筒身上，而不應(yīng)接在液體分離器的吸也不應(yīng)接在低壓循環(huán)貯液筒的氣管上。液體平衡管不應(yīng)接在液體分離器與蒸發(fā)器之間的供液管上， 氨泵吸液管上，以免浮球室內(nèi)

5、液面波動(dòng)過大。蒸發(fā)器中的液體往往呈氣泡沸騰狀態(tài)， 致使氣液混合 物的密度顯著降低，造成蒸發(fā)器中的實(shí)際液面要高于浮球室的液面，因此將浮球節(jié)流閥安裝到蒸發(fā)器上時(shí)，最好把浮球節(jié)流閥適當(dāng)降低一些。浮球節(jié)流閥的管路系統(tǒng)中一般應(yīng)裝置液體過濾器（采用精心整理精心整理250孔/cm2的鋼絲網(wǎng)），以保證進(jìn)入浮球閥內(nèi)的液體無雜質(zhì)， 避免閥門堵塞。此外還要裝設(shè)旁路手 動(dòng)節(jié)流閥，以便在浮球節(jié)流閥發(fā)生故障或清洗過濾器時(shí)仍可繼續(xù)供液。三、熱力膨脹閥熱力膨脹閥是氟利昂制冷裝置中根據(jù)吸入蒸氣的過熱程度來調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的 液態(tài)制冷劑量，同時(shí)將液體由冷凝壓力節(jié)流降壓到蒸發(fā)壓力的。熱力膨脹閥的型式很多，但在結(jié)構(gòu)上大致相同。按膨脹閥

6、中感應(yīng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力室中傳力零件的結(jié)構(gòu) 不同，可分為薄膜式和波紋管式兩種； 按使用條件不同，又可分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。 目前 常用的小型氟利昂熱力膨脹閥多為薄膜式內(nèi)平衡熱力膨脹閥。1內(nèi)平衡式熱力膨脹閥：內(nèi)平衡式熱力膨脹閥一般都由閥體、閥座、閥針、調(diào)節(jié)桿座、調(diào)節(jié) 桿、彈簧、過濾器、傳動(dòng)桿、感溫包、毛細(xì)管、氣箱蓋和感應(yīng)薄膜等組成。感溫包里灌注氟利昂或其它易揮發(fā)的液體， 把它緊固在蒸發(fā)器出口的回氣管上，用以感受回氣 的溫度變化；毛細(xì)管是用直徑很細(xì)的銅管制成，其作用是將感溫包內(nèi)由于溫度的變化而造成的壓力 變化傳遞到動(dòng)力室的波紋薄膜上去。 波紋薄膜是由很薄的（0.10.2mm）合金片沖壓而成，-斷面呈波

7、 浪形，能有23mmf勺位移變形。波紋薄膜由于動(dòng)力室中壓力的變化而產(chǎn)生的位移通過其下方的傳 動(dòng)桿傳遞到閥針上，使閥針隨著傳動(dòng)桿的上下移動(dòng)而一起移動(dòng)，以控制閥孔的開啟度。調(diào)節(jié)桿的作 用是在系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)中，用以調(diào)整彈簧的壓緊程度來調(diào)整膨脹閥的開啟過熱度的，系統(tǒng)正常工作后不可隨意調(diào)節(jié)且應(yīng)擰上調(diào)節(jié)桿座上的帽罩，以防止制冷劑從填料處泄漏。過濾網(wǎng)安裝在膨脹閥的進(jìn) 液端，用以過濾制冷劑中的異物，防止閥孔堵塞。''至于其工作原理，我們首先分析一下熱力膨脹閥工作時(shí)波紋薄膜的受力情況。金屬波紋薄膜受有三種力的作用，在膜片的上方，為感溫包中液體（與其感受到的溫度相對(duì)應(yīng)的）的飽和壓力P對(duì)膜 片產(chǎn)生的向

8、下推力P，在膜片的下方丄受閥座后面與蒸發(fā)器相通的低壓液體對(duì)膜片產(chǎn)生一個(gè)向上的 推力P0（制冷劑的蒸發(fā)壓力）和彈簧的張力W的作用。此外還有活動(dòng)零件之間的摩擦力等因素構(gòu)成 的作用力，因?yàn)槠渲瞪跣?，在分析時(shí)可以忽略不計(jì)。由以上分析可知，當(dāng)三力處于平衡狀態(tài)，即滿 足P= P0+W寸，膜片不動(dòng)，則閥口處于一定的開啟度。而當(dāng)其中任何一個(gè)力發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)破壞 原有的平衡，則閥口的開啟度也就隨之發(fā)生變化，直到建立新的平衡為止。當(dāng)外界情況改變，如由于供液不足或熱負(fù)荷增大，引起蒸發(fā)器的回氣過熱度增大時(shí)，則感溫包 感受到的溫度也升高，飽和壓力 F也就增大，因此形成：P> P0+W這樣就會(huì)導(dǎo)至膜片下移，使閥

9、口開啟度增大，制冷劑的流量也就增大， 直至供液量與蒸發(fā)量相等時(shí)達(dá)到另一平衡。反之， 若由于 供液過多或熱負(fù)荷減少，引起蒸發(fā)器的回氣過熱度減小，使感溫包感受到的溫度也降低時(shí)， 則飽和 壓力P也就減小，|因此形成：PVP0+vy這樣就會(huì)導(dǎo)至膜片上移，使閥口開啟度減小，制冷劑的供 液量也就減少，直至與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配為此。 熱力膨脹閥的工作原理就是利用與回氣過熱度 相關(guān)的P力的變化來調(diào)節(jié)閥口的開啟度的，從而控制制冷劑的流量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外，從上述關(guān)系也可看出，調(diào)節(jié)不同的彈簧張力 W便能獲得使閥口開啟的不同過熱度。與 調(diào)定的彈簧張力 W相對(duì)應(yīng)的制冷劑的過熱度稱為靜裝配過熱度（又稱關(guān)閉過熱度）。

10、一般希望蒸發(fā)器 的過熱度維持在35C的范圍內(nèi)。2、外平衡式熱力膨脹閥：外平衡熱力膨脹閥與內(nèi)平衡熱力膨脹閥在結(jié)構(gòu)上略有不同，其不同 處是感應(yīng)薄膜下部空間與膨脹閥出口互不相通，而且通過一根小口徑的平衡管與蒸發(fā)器出口相連。 換句話說，外平衡熱力膨脹閥膜片下部的制冷劑壓力不是閥門節(jié)流后的蒸發(fā)壓力，而是蒸發(fā)器出口精心整理處的制冷劑壓力。這樣可以避免蒸發(fā)器阻力損失較大時(shí)的影響，把過熱度控制在一定的范圍內(nèi)，使 蒸發(fā)器傳熱面積充分利用。內(nèi)、外平衡式熱力膨脹閥工作原理完全相同，只是適用的條件不同，如果蒸發(fā)器中制冷劑的壓 力損失較大，使用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥時(shí)，就會(huì)造成蒸發(fā)器供液量不足，出口處氣態(tài)制冷劑的過熱 度增

11、大。也就使蒸發(fā)器的傳熱面積的利用率降低，制冷量相應(yīng)減小，所以在實(shí)際應(yīng)用中，蒸發(fā)器壓力損失較小時(shí)，一般使用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥，而壓力損失較大時(shí) （當(dāng)膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口制 冷劑的壓力降相應(yīng)的蒸發(fā)溫度降低超過 23C時(shí)），應(yīng)采用外平衡式熱力膨脹閥。3、安裝熱力膨脹閥時(shí)應(yīng)注意的問題 首先應(yīng)檢查膨脹閥是否完好，特別注意檢查感溫動(dòng)力機(jī)構(gòu)是否泄漏。 膨脹閥應(yīng)正立式安裝，不允許倒置。 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)。 當(dāng)水平回氣管直徑小于25mm寸，感溫包可扎在回氣管項(xiàng)部；當(dāng)水平回氣管直徑大于25mm時(shí)，感溫包可扎在回氣管下側(cè)

12、45°處，以防管子底部積油等因素影響感溫包正確感溫。外平衡膨脹閥的平衡管一般都安裝在感溫包后面lOOmn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)。一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)膨脹閥時(shí)，外平衡管應(yīng)接到各自蒸發(fā)器的出口。四、毛細(xì)管在電冰箱、空調(diào)器等小型制冷設(shè)備中，常用毛細(xì)管做節(jié)流裝置，它主要是*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。制冷工程中一般稱內(nèi)徑安裝省事，缺點(diǎn)是流量小并不能隨時(shí)隨意進(jìn)行0.52mm左右，長度在14m左右的紫鋼管為毛細(xì)管。與節(jié)流閥相比毛細(xì)管做為節(jié)流裝置的優(yōu)點(diǎn) 是無運(yùn)動(dòng)件不會(huì)磨損不易泄漏、制造容易價(jià)格便宜、 人為調(diào)整。I11 出口兩側(cè)即高

13、、低壓兩端壓力差大小的影響, 盤繞圈數(shù)等也有關(guān)。因此機(jī)組系統(tǒng)一定時(shí)，F(xiàn)在內(nèi)徑及長度已確定后，毛細(xì)管的流量主要受進(jìn)、 與來液過冷度大小、含閃發(fā)氣體多少以及管彎曲程度、不能任意改變工況或更換任意規(guī)格的毛細(xì)管。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，在同樣工況和同樣流量條件下，毛 細(xì)管的長度與其內(nèi)徑的4.6次方近似成正比，即4 6L1/L2=(d1/d2).當(dāng)環(huán)境溫度升高或制冷劑充加量過多時(shí)， 冷凝器壓力變高，毛細(xì)管流量增大會(huì)使蒸發(fā)器壓力及 蒸發(fā)溫度隨之升高。反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低或制冷劑充加量不足時(shí)， 冷凝器壓力變低，毛細(xì)管流量 減小會(huì)使蒸發(fā)器壓力及蒸發(fā)溫度隨之降低，導(dǎo)致制冷量下降，甚至降不到所需的溫度。因此，采用毛細(xì)管的

14、制冷設(shè)備，必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制制冷劑的充加量。例如200L左右的電冰箱加R12量在150克左右，上下偏差不大于5克。一般系統(tǒng)的首次充液量 M可近似按下式確 定：精心整理M=20+0.6V（克）式中：V蒸發(fā)盤管內(nèi)容積（cm3）毛細(xì)管工作原理：當(dāng)有一定過冷度的液體制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管后， 會(huì)沿著流動(dòng)方向發(fā)生壓力狀態(tài)變化， 過冷液體隨壓力逐漸降低而變?yōu)橄鄳?yīng)壓力的飽和液體，稱為液相段，其壓力不大且呈線性變化。從 毛細(xì)管中出現(xiàn)第一個(gè)氣泡至毛細(xì)管末端， 稱為氣流共存段，其飽和蒸氣的含量沿流動(dòng)方向逐步增加 而壓力呈非線性變化。越到毛細(xì)管末端，單位長度的壓力越大。當(dāng)壓力降到低于其相應(yīng)的飽和壓力 時(shí)，就要產(chǎn)生閃

15、發(fā)現(xiàn)象，使制冷劑液體自身蒸發(fā)降溫，也就是說，隨著壓力的降低制冷劑的溫度相應(yīng)降低。制冷劑通過毛細(xì)管的流量隨入口壓力的增加而增加，同時(shí)隨蒸發(fā)器壓力的降低而增加， 在達(dá)到極限值時(shí)，其流量不再隨壓力的變化而增大。通過改變毛細(xì)管的長度或內(nèi)徑，可以調(diào)整空調(diào)器的蒸發(fā)溫度，提高蒸發(fā)溫度，可以縮短毛細(xì)管的長度或增大內(nèi)徑，反之，如果要降低蒸發(fā)溫度，可加長毛細(xì)管或減小其內(nèi)徑。在特定的工況下， 毛細(xì)管與制冷劑充注量匹配，使制冷裝置的工作狀態(tài)達(dá)到最佳。 且當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)后，系統(tǒng)內(nèi)高低壓 力能通過毛細(xì)管迅速達(dá)到平衡，有利于壓縮機(jī)的再次啟動(dòng)。但，它對(duì)于制冷系統(tǒng)工況的變化適應(yīng)性 差，不能在各種情況下處于最佳狀態(tài)。 且由于內(nèi)徑小，容易被臟物和水分堵塞，因此制冷系統(tǒng)必