冷媒流量控制器

1、第八章冷媒流量控制器8-1冷媒流量控制器之用途簡(jiǎn)稱冷媒控制器(RefrigerantController),其用途可歸納為：一、降壓作用：使進(jìn)入蒸發(fā)器之冷媒 在低壓狀況下易於蒸發(fā)。二、調(diào)節(jié)冷媒流量：適當(dāng)?shù)拈_度可避 免壓縮機(jī)過熱或濕壓縮，使蒸發(fā)器 發(fā)揮最大的冷卻效率。叱樹i展!詢呀律小h hlUMPS'Ot 嗣獰好代統(tǒng)i)、匚L匕鎰fj 溢J夏適4H彭脈閡17rj 1 in r3 匸匸.(浜BE備.:木V :土遐"卜氈知i.EJL-七二7加沁n 8-1 膨冃長閥的調(diào)節(jié)作用8-2冷媒流量控制器之種類依構(gòu)造之型態(tài)及應(yīng)用之原理可分為；一、手動(dòng)膨脹閥(Hand Expansion Va

2、lve)二、自動(dòng)膨脹閥(Autormitic Expansion Valve)4°三、感溫式膨脹閥(Thermostatic Expansion Valve)匚Q四、低壓端浮球控制閥(Low Pressure Side Float Valve)五、高壓端浮球控制閥(High Pressure Side Float Valve)六、毛細(xì)管(Capillary Tube)或限流板又稱孔口板(Orifice)七、熱電式膨脹閥(Thermal-electrical Expansion Valve)8-3冷媒控制器之構(gòu)造及動(dòng)作原理 控制作用之根本原理有以下三種：1. 基於壓力變化來控制2. 基

3、於溫度變化來控制3. 基於容積或流量之變化來控制 構(gòu)造及動(dòng)作原理說明如下、手動(dòng)膨脹閥構(gòu)造最簡(jiǎn)單的一種，僅適用於容量 小負(fù)載變化小之冷凍系統(tǒng)。圖&2手動(dòng)膨膿閥結(jié)構(gòu)二、自動(dòng)膨脹閥又稱定壓式控制膨脹閥，係利用蒸 發(fā)器內(nèi)低壓側(cè)之壓力變化來控制冷媒 流量。當(dāng)?shù)蛪簤毫Υ箪赌骋粩?shù)值時(shí)，膨 脹閥閉合；反之，當(dāng)?shù)蛪簤毫抵聊骋?限度時(shí)，膨脹閥開啟。一自動(dòng)膨脹閥之型式及構(gòu)造自動(dòng)膨脹閥之構(gòu)造依內(nèi)部受壓力 影響，而可伸縮物質(zhì)種類之不同分， 膜 片式自動(dòng)膨脹閥與摺箱式自動(dòng)膨脹閥。冷煤巳口蘭蒸甦器帽善我叢冷媒叫J訓(xùn)整閥帝媒閥針及|«座圖膜片式自動(dòng)膨脹閥結(jié)構(gòu)圖8斗膜片式自動(dòng)膨脹關(guān)二自動(dòng)膨脹閥之動(dòng)作原理展欄

4、HIGH-PRESSURE LIQUIDHQ 低昨 LOW-PHESSUHE LIQUIDP1為大氣壓力，P2為蒸發(fā)壓力,P3 為液體冷媒壓力， F1 為彈簧向下之 壓力，F(xiàn)2為彈簧向上之壓力，A為向 下開啟閥針之壓力總和， B 為向上關(guān) 緊閥針之壓力總和。其動(dòng)作原理如下；1. 正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程 時(shí)，膨脹閥內(nèi)部壓力 之關(guān)係為 A=B ，即 P1 F1 P3=P2 + F2。此時(shí)閥針開在適當(dāng)之位置, 冷媒因 束縮膨脹 作用，壓力下降並 成霧狀液體進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱而蒸 發(fā)成氣體。2. 當(dāng)冷凍負(fù)載變大 ，冷媒流量缺乏時(shí) P2壓力下降，A > B,致使連桿下 降，閥針開啟較大，冷媒流量增 多，以應(yīng)付冷

5、凍負(fù)載之變大。但實(shí) 際上冷凍負(fù)載變大時(shí) ，閥針開啟是 先關(guān)小然後才逐漸變大。3. 當(dāng)冷媒流量已夠 時(shí)，假設(shè)冷媒繼續(xù)流 入，貝IP2壓力升高,B > A，致使 連桿上升，閥針關(guān)小，冷媒流量減 少。4. 當(dāng)冷凍空間溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí) ，壓 縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) ，不再吸收蒸發(fā)器內(nèi) 之氣體，P2壓力不斷升高，致使閥 針完全關(guān)閉。5. 當(dāng)冷凍空間溫度慢慢上升 ，壓縮機(jī) 又再度運(yùn)轉(zhuǎn)， P2 壓力下降至某一數(shù) 值，閥針再度開啟，讓冷媒流入， 直到閥針在正常位置。三、感溫式膨脹閥 目前冷凍空調(diào)系統(tǒng)中，採用 最廣之 冷媒流量控制器 ，他是利用 蒸發(fā)器出口 端氣態(tài)冷媒之溫度過熱度變化 ，來 控制冷媒流量，因其直接受

6、冷凍空間之 溫度來控制，故較為實(shí)際與精確。 一感溫式膨脹閥之型式及構(gòu)造 由伸縮物質(zhì)摺箱或膜片 、毛細(xì) 管、感溫球及閥體所配合組成。A 13 c D E F GHILA調(diào)整螺絲F :感溫球K :針桿P :內(nèi)空間B密封環(huán)G :本體摺箱L :密封件Q：桿C毛細(xì)管H :濾網(wǎng)M：針R :制止環(huán)D摺箱I :密封墊N :閥座S:感溫摺箱E本體空間J :冷媒進(jìn)口O :蒸發(fā)器接頭PS K Q圖8-7 摺箱式感溫膨脹閥圖89感溫式膨脹閥圖810貝有內(nèi)平衡管的感溫式膨脹閥外部平衡管 液舲冷媒(a)(b)圖?Hl具有外平衡管的感溫式膨脹閥由於感溫式膨脹閥之 感溫球是置 於蒸發(fā)器出口端，如果蒸發(fā)器管路過 長，易造成壓降

7、過大，致使感溫球之感 測(cè)與蒸發(fā)器實(shí)際溫度之變化不符，致使 冷媒流量控制不準(zhǔn)確。因此；為了彌補(bǔ) 這個(gè)缺點(diǎn)，感溫式膨脹閥均設(shè)有平衡管 或稱均壓管，來平衡蒸發(fā)器壓降所造成 蒸發(fā)壓力的改變。目前中大型空調(diào)設(shè)備 皆採用附有平衡管的感溫式膨脹閥。內(nèi)平衡管方式大都應(yīng)用於蒸發(fā)壓降 較小或負(fù)載變化小之冷凍系統(tǒng)。假設(shè)蒸發(fā) 壓降在0.2kg/cm2以上時(shí)，則宜使用外平 衡管式感溫式膨脹閥。至於較大容量之蒸發(fā)器，因採數(shù)排 回路並聯(lián)，以減少冷媒之壓降，為使冷 媒均勻流入各管排回路，在膨脹閥加裝 分流器，注意其必須垂直安裝。 二感溫式膨脹閥之動(dòng)力元件 由閥體內(nèi)之 伸縮物質(zhì)摺箱或膜 片、毛細(xì)管及感溫球三部份 所組成。內(nèi) 充

8、填一種冷媒，靠 感溫球來感測(cè)蒸發(fā)器 出口之溫度上下而膨脹或收縮 ，而產(chǎn)生 不同壓力來開啟閥口之大小，以控制冷 媒之流量。冷媒之充填方法有以下幾種：1. 氣體充填動(dòng)力元件內(nèi)充填與冷凍系統(tǒng)相同之冷媒 ，由氣體之熱脹冷縮變化來 感測(cè)蒸發(fā)器溫度之升降，反應(yīng)最敏感，但 不適於低溫冷凍系統(tǒng)-1-16 °C。停機(jī) 時(shí)膨脹閥是全關(guān)的 ，所以開機(jī) 不會(huì)造成液 壓縮及過載現(xiàn)象。2. 液體充填動(dòng)力元件內(nèi)充填與冷凍系 統(tǒng)相同之冷媒，液體受蒸發(fā)器溫度之改 變，熱脹冷縮而產(chǎn)生壓力之變化，液體比 例在 30% 80%之間，不適於低溫冷凍系 統(tǒng)4-29C,啟動(dòng)瞬間蒸發(fā)壓力下降， 使感溫球壓力遠(yuǎn)大於蒸發(fā)壓力 ，致使閥

9、全 開， 易造成冷媒回流而產(chǎn)生液壓縮。3. 交替充填 動(dòng)力元件內(nèi)充填與冷凍系 統(tǒng)不相同之冷媒液體 ，適於低溫冷凍系統(tǒng)4 -40 °C4. 吸著充填 動(dòng)力元件內(nèi)充填矽膠或活 性碳及 CO2 等物質(zhì)，當(dāng)溫度上升降低了矽 膠對(duì)CO2之吸著力，而大量釋出CO2,使 得感溫球壓力上升，而帶動(dòng)閥針之開啟。5. 混合充填 大局部相同，少部份其他 冷媒。6. 正常充填 原理同 2.但液體充填則是 全為液體。三感溫球之安裝 與管路系統(tǒng)需緊密接觸 ，同時(shí)接觸外表應(yīng)徹底清潔，安裝之適當(dāng)位置如圖所 示，應(yīng)防止裝於垂直的吸氣管上。b吸入管徑20mm OD.以上之裝徂祛心感溫球插入管之裝遏法圖&1A感溫

10、球之安裝方式四感溫式膨脹閥之動(dòng)作原理1. 在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，閥針開在適當(dāng)位置。 2當(dāng)冷凍負(fù)載增加時(shí)，冷凍空間溫度 提高，致使Ti溫度上升，Pi壓力上 升，閥針開大讓更多冷媒流入以補(bǔ) 充冷媒之缺乏。3.當(dāng)冷凍空間溫度逐漸下降，表示蒸 發(fā)器內(nèi)有過多冷媒流入，致使 T1 溫 度下降， P1 壓力下降，閥針關(guān)小， 減少冷媒流入。4. 當(dāng)冷凍空間溫度達(dá)到所需條件時(shí)， 壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)亦停止吸入氣體， 致使 P2 壓力逐漸上升，閥針完全關(guān) 閉。5. 當(dāng)冷凍空間溫度逐漸上升，壓縮機(jī) 開始運(yùn)轉(zhuǎn)，P2壓力下降，閥針開啟， 直至冷媒流量適當(dāng)為止。6. 當(dāng)壓縮機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)， P2 壓力突然下 降，閥針開啟過大，易造成冷媒流

11、 量過大而 產(chǎn)生液壓縮 。因此；為了 彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，通常在冷凝器與感 溫式膨脹閥之間的管路上 加裝電磁 閥來防止液態(tài)冷媒回流。PlHH3H-PRESajAE LIQUID高匣液LOW-PRESSURE LIQUIDEVAPORATOR/ SENSIMG BULBTO SUCTION LINEFROM LIQUIDLINE' LOW-PRESSURE VAPOFI HIOI-PRESSUFIEVAPOR SIM5-8.熱力膨#HSL餡出引起曲期柞的閭內(nèi)各檯廉力和溫度，片一煙ifi包融力作用力h舟的打関腳門理一低MML力作用 力人暑於開聞1«門-F3-力，ii於關(guān)閉罔門。巧一感追

12、便樓力起蝕打開斕門* Ph瓏氯燃力.低障側(cè)h膺於關(guān)冊(cè)IW門=Tt- :覗包ifl堆* T2-器拎煤追度低廉側(cè)九當(dāng)巧大於尺與巧的許力時(shí).閥門打期。斟內(nèi)與珀的合力大於眄時(shí)，刪門關(guān)閉-,圖17七傳統(tǒng)充液式感溫式膨脹閥之操作原理五外平衡管感溫室膨脹閥之動(dòng)作原理 蒸發(fā)器管路太長，易造成蒸發(fā)壓力 下降，使得蒸發(fā)器出口端蒸發(fā)溫度下降， 感溫球無法正確感應(yīng)出過熱度，造成開啟閥度延遲，冷媒流量缺乏及蒸發(fā)器利用效 率下降等缺點(diǎn)，而影響冷凍能力。為了彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)，在感溫球與壓縮 機(jī)之吸氣管上，裝置一條1/4 ODL平衡 管。使感溫球直接感測(cè)到蒸發(fā)器出口端之四、低壓端浮球控制閥利用一組浮球開關(guān)，裝置在蒸發(fā)器 之入口上

13、，蒸發(fā)器內(nèi)充滿液態(tài)冷媒，利 用浮球位置上下，來維持液態(tài)冷媒一定 的液面，因盤管內(nèi)充滿液態(tài)冷媒，故稱 為滿液式蒸發(fā)器。當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)冷媒蒸發(fā)，會(huì)使液面下降，浮球亦下 降，將閥門自動(dòng)開啟而補(bǔ)充液態(tài)冷媒。 另外，低壓浮球是常會(huì)浮一層冷凍油, 因此在吸氣管液面最高處設(shè)回油孔。圖乂2仆浮球型之低壓端淨(jìng)球控制閥浮盆圖乩21浮卷型之低壓端浮球控制閥五、高壓端浮球控制閥將浮球控制閥，裝置在高壓端冷 凝器出口端之儲(chǔ)液器中，假設(shè)高壓端冷媒 過多，即表示低壓端冷媒缺乏，浮球上 升，而開啟控制閥針，讓較多冷媒流入 蒸發(fā)器中，以補(bǔ)充冷媒之缺乏。六、毛細(xì)管與限流板一毛細(xì)管冷媒控制器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的 一種，大多應(yīng)用於小容量系

14、統(tǒng)，如 家用電冰箱、窗型冷氣機(jī)等。當(dāng)高壓冷媒通過細(xì)長的毛細(xì)管 時(shí)，由於管壁之摩擦作用及冷媒在管 內(nèi)之加速，而造成壓力之降低，達(dá)到 降壓之功用。1. 毛細(xì)管之優(yōu)點(diǎn)1價(jià)廉經(jīng)濟(jì)。2構(gòu)造簡(jiǎn)單、製造容易。3無移動(dòng)機(jī)件，容易保養(yǎng)、不 易故障。4停機(jī)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)上下壓會(huì)慢慢 平衡，可減少壓縮機(jī)之啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩。2. 毛細(xì)管之缺點(diǎn)1容易堵塞，變形彎曲，故在 入口處必須裝置乾燥過濾器。2只能限制冷媒流量，無法隨 負(fù)載調(diào)節(jié)冷媒流量。3無法使用於大型冷凍系統(tǒng)。二限流板 又稱孔口板，主要是利用其板 上之狹小孔口，達(dá)到降壓功能，通常應(yīng)用於大容量500噸以上之冷凍 系統(tǒng)。其特點(diǎn)為；高壓側(cè)： ：?高屋便低壓側(cè)壓低滿載局部負(fù)載圖&a

15、mp;24孔口扳冷媒流量控制1負(fù)載變動(dòng)時(shí)，唯有液態(tài)冷媒才能進(jìn) 入此冷媒流量控制器，並在不同的液 柱高度下平衡，故能發(fā)揮穩(wěn)定的控制 功能。2無任何活動(dòng)元件，可靠度較高。3. 冷凝器無液態(tài)冷媒殘留。4絕大局部冷媒存在蒸發(fā)器中，停機(jī) 時(shí)壓力自動(dòng)平衡，啟動(dòng)時(shí)亦不致產(chǎn) 生暫時(shí)性的低壓下降。七、熱電式膨脹閥又稱電子式膨脹閥，利用一熱阻器去感應(yīng)蒸發(fā)器負(fù)載變化之訊號(hào)強(qiáng) 弱，來啟動(dòng)膨脹閥開度大小。當(dāng)蒸發(fā)器冷媒缺乏，熱阻器感測(cè) 過熱之冷媒氣體，電阻下降，電流上 升，雙金屬片受熱加大彎曲，而逐漸 增加膨脹閥的開度，冷媒流量亦隨之 增加?？?一一熱奄式膨服閥高壓液體k冷凝器z排辭壓論吸氣管高壓氣腸圖8-27熱電式膨脹

16、閥之動(dòng)作原理8-4冷媒流量控制器之選擇 一、感溫式膨脹閥之選擇當(dāng)膨脹閥容量選擇過大時(shí)，由於冷 媒流量之控制不正確，易造成過份加多 或減少冷媒流量，導(dǎo)致蒸發(fā)溫度與壓力 不穩(wěn)之現(xiàn)象，此種不穩(wěn)之震盪現(xiàn)象稱為 追逐。一膨脹閥之容量 膨脹閥之容量稱之為公稱能力， 係在標(biāo)準(zhǔn)壓力差下 ，即膨脹閥前後的冷 媒壓力差，所通過閥口之冷媒量，在標(biāo) 準(zhǔn)蒸發(fā)溫度下能完全蒸發(fā)為冷媒氣體 的冷凍容量，以冷凍噸表示其容量之大 小，稱為膨脹閥的公稱能力。二膨脹閥容量之選擇【例】有一 R-22 冷凍系統(tǒng)，其公稱冷 凍能力為 12RT 之膨脹閥，假設(shè)使用於 蒸發(fā)溫度為-10C飽和蒸發(fā)壓力 3.63kg/cm2 abs,冷凝溫度為

17、36°C 飽 和冷凝壓力14.3kg/cm2 abs之場(chǎng)所， 則其運(yùn)轉(zhuǎn)容量為多少 RT？SOL： 1 0RT表R-22膨脹收能力換算表feni1駙匕 環(huán):ipfe： Fl車沖cap(M滋啦- etric)5693.5.0.7L42.S4.25.611.214.U16.S20.62S,n42-056.070.0廠96.5J0.72I打2*4.355.8JL711.6 1U.S17-d2i .229.043.55B.072.589S0.73 |1.472,944.45-K78uB1L814.717-6 |22.fi"J44.0S8.773.591.0010.7S】丄廠4.569

18、1215昭42130J57510101.5J0.761 1521.D54.576 A9.1512.215.2ia.322.4305 u-j45.761.076.006is百岳訂1.322.643皿5.277.910.513.2l$.s19-3 |26.439.652P7&60790,50.681362.724.075.428.05ik.'S13.6H.319.927,240.754.26.n |892.5仇丁1.32.784.165-558-3211J !13-916-620.427.84E6j55-5辭.5993.50.71.42,84.25.6S.4If.214,0 !L4

19、-8M 628.042.056.0匹9WM4.50.7101.422.844 255.658-j113 14.217,020.SZR.442.556.571.0-5682.50.621.242 一北3,74.957P49.9I2-*14.8IS J24.K37,049.562.0784.50.MJ.272.543S5.067£103 |12,715.4i£.fa25.438.050/663 5S860.65t'292.58.3.S7£157.7510.312.915.5IS.V25.«W.751.564.5937,5J-312.623.945.2

20、57,8713.1is519.2廠如23,452-565.51088.50-671 一対2.663.985.37.9510.6z15.919.526.639,333.0 I66.311S9.50.672.6S4.025.37K.U5和CL 713.416.11?P736,844).253.767.0-W6770.弼1J52313.464.66.959.2511.513,816.923.1J4.646.a57.77TO詢.IS2.373.554.737 19.5Ll-814.217.423.735.547.359.2SSO.50.611.212,4224.827.259.65hl2r.i1451

21、7.724.236.24S.260.59820.621-甜2.463.684.917.379,8512-3H.71R.024.636 849161.510S30-.62L242.493.744.987.459.9512.414.18.524.9F37.449.S仏21183.50.6JJ'l-252.513.76陽.017,Sw.o13.515.0tH,725437-6XM62-5-156一五-飛542 163.244.326.483,651-2 .V15.81 21.632.443.254.0 ,773.50.55'i2.2334.416.fi&t&11.01

22、3.216.12Z.D33.044.155-0S74.50用L122.243.354.17a.95u.z1J8.416.422.433.544.7 156.0975.50.571.132.2*3H4.鶯ti.S9.05tL313.6EW22.645.35.576-50.571.142,293,444-596.v9.2ii.413.716,R22月34.445.957.3訂770.38IJ52.33.464.626.959.2511.513.816923.034-646.257.7-307fi60.50.991-弼2.973-咄7.9211 y14.519.829,739-6gs67.50J1L

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25、3.6甬&27.937.246-512630.47y.951.B92.B43.785.667.559.4511.313.8IS .92fi.437.847.Z13640.4M0汕J.912.SS2.845.757.-6S9r6ll£14.0見®3®.448/0-307網(wǎng)ro-4i了&1,622.財(cái)$.244.S57.48S.Lu.712 At6.224.332.44(1.5834.50,410.S21.63| 2.453.274.9h.54£.16fl12.516.3zja.740.B9550.410.831.652.483.34.956.6STS9.912.616.524.833.G41.2105641.426.8