車輛制冷與空調(diào)第六章制冷裝置控制元件)

1、第六章 制冷裝置控制元件第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備概述 在制冷系統(tǒng)中，能夠按一定需要向蒸發(fā)器中供應(yīng)液體制冷劑的設(shè)備，總稱為流量控制設(shè)備。 流量控制設(shè)備是制冷系統(tǒng)中的一個重要部分。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備流量控制的作用保證向蒸發(fā)器送入充足的液體制冷劑 使蒸發(fā)器的冷卻盤管內(nèi)全部為液體制冷劑所浸潤，以充分發(fā)揮蒸發(fā)器的制冷效能；保證在蒸發(fā)器出口的制冷劑能全部汽化 而不致因送入了過量的液體制冷劑造成部分液體制冷劑來不及蒸發(fā)而隨回氣進(jìn)入壓縮機(jī)，發(fā)生“液擊”致使閥片損壞。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備流量調(diào)節(jié)設(shè)備的種類 自動調(diào)節(jié)流量的設(shè)備很多，隨著蒸發(fā)器形式和裝置的特點不同，采用的制冷劑流量調(diào)節(jié)元件也不一樣，常見的種類：

2、 熱力膨脹閥 電子膨脹閥 毛細(xì)管等。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 第一節(jié) 熱力膨脹閥第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 熱力膨脹閥是溫度型自動膨脹閥，在干式蒸發(fā)器的供液中最常使用。 它以調(diào)節(jié)液量與負(fù)荷相匹配為目的，使供入的液量到蒸發(fā)器出口處能夠全部蒸發(fā)掉，既避免過量供液，又保證蒸發(fā)器的傳熱面積得到充分利用。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備幾種型號的熱力膨脹閥圖片第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備熱力膨脹閥圖片第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備熱力膨脹閥的分類根據(jù)熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)上的不同： 內(nèi)平衡式 外平衡式第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備一、內(nèi)平衡式熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)： 感溫包 毛細(xì)管 閥座 膜片 調(diào)節(jié)桿 閥針 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)第六章現(xiàn)代鐵路車輛

3、設(shè)備內(nèi)平衡式熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備內(nèi)平衡式熱力膨脹閥在蒸發(fā)器上的安裝圖 膨脹閥4是接在蒸發(fā)器3的進(jìn)液管上，感溫包2敷設(shè)在蒸發(fā)器出口(出氣)管上。在感溫包中，注有制冷劑的液體 或其他液體、氣體。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備內(nèi)平衡式熱力膨脹閥工作原理圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備熱力膨脹閥的工作原理 工作時，彈性金屬膜片上部受感溫包內(nèi)工質(zhì)的壓力P3，作用下面受制冷劑壓力P1與彈簧力P2的作用。 膜片在三個力的作用下，向上或向下鼓起，從而使閥孔關(guān)小或開大，用以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。工作原理是建立在力平衡的基礎(chǔ)上第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 當(dāng)進(jìn)入蒸發(fā)器的液量小于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時，則蒸發(fā)器出口處蒸氣的

4、過熱度就增大，膜片上方的壓力P3大于下方的作用力P1+P2，這樣就迫使膜片向下鼓出，通過頂桿壓縮彈簧，并把閥針頂開，使閥孔開大，則供液量增大。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 反之，當(dāng)供液量大于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時，則出口處蒸氣的過熱度減小，感溫系統(tǒng)中的壓力降低，膜片上方的作用力P3小于下方的作用力P1+P2時，使膜片向上鼓出，彈簧伸長，頂桿上移并使閥孔關(guān)小，對蒸發(fā)器的供液量也就隨之減少。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備二、外平衡式熱力膨脹閥 內(nèi)平衡式熱力膨脹閥適用于小型蒸發(fā)器。對于蛇形管較長或阻力較大的大型蒸發(fā)器，多應(yīng)用外平衡式熱力膨脹閥。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備外平衡式熱力膨脹閥的構(gòu)造 構(gòu)造與內(nèi)平衡式熱力膨脹

5、閥基本相似，但是其膜片下方不與供入的液體接觸，而是有一個空腔，用一根平衡管與蒸發(fā)器出口處連接，另外調(diào)節(jié)桿的形式也有所不同。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備外平衡式熱力膨脹閥安裝圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備外平衡式熱力膨脹閥工作原理圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備彈性金屬膜片的受力工作時，彈性金屬膜片上部受感溫包內(nèi)工質(zhì)的壓力P3，作用下面受平衡管制冷劑壓力P2與彈簧力P1的作用。 膜片在三個力的作用下，向上或向下鼓起，從而使閥孔關(guān)小或開大，用以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。平衡管壓力第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備三、內(nèi)、外平衡式熱力膨脹閥的特點內(nèi)平衡式： 由于蒸發(fā)器存在壓力損失，導(dǎo)致內(nèi)平衡式熱力膨脹閥開啟過熱度增大。開啟過熱度增大，就

6、使蒸發(fā)器傳熱面積的利用率降低，制冷能力也相應(yīng)減小。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備外平衡式： 考慮了蒸發(fā)器存在壓力損失，可以使熱力膨脹閥獲得適當(dāng)?shù)拈_度。流量過低，就使蒸發(fā)器傳熱面積的利用率降低，制冷能力也相應(yīng)減小。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備四、熱力膨脹閥的容量 膨脹閥的容量是熱力膨脹閥供給蒸發(fā)器的制冷劑流量用制冷量來表示。 它與膨脹閥人口處液體制冷劑的壓力(冷凝溫度)、過冷狀態(tài)(過冷度)、出口處制冷劑的壓力(蒸發(fā)溫度)和由過熱度決定的閥的開度有關(guān)。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 在選用制冷裝置膨脹閥時，首先應(yīng)保證在各種使用工況下，膨脹閥容量應(yīng)大于蒸發(fā)器的制冷量。 同時膨脹閥的容量還應(yīng)與壓縮機(jī)的容量相匹配，若膨

7、脹閥容量選擇過大，就會使閥孔經(jīng)常處在較小開度下工作，這樣既增加了閥門的跳動，又降低了閥門的壽命，并使溫度波動增加；若膨脹閥容量選擇過小，則閥孔全部打開，而膨脹閥本身動作卻停止了，不能滿足冷量要求，產(chǎn)生冷卻不良現(xiàn)象。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 由于膨脹閥出入口處制冷劑的狀態(tài)不同，膨脹閥的容量也就不同，液體的過冷會使膨脹閥的容量增加，制造廠所表示的容量一般是指液體制冷劑沒有過冷的情況，但應(yīng)以膨脹閥入口的制冷劑全部液化為條件，如果在液體內(nèi)存在一點閃氣時，也會使供液量減少和膨脹閥容量迅速下降。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備五、電子膨脹閥第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備五、電子膨脹閥 電子膨脹閥按電腦預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行流量控制

8、。可以適應(yīng)機(jī)電一體化的要求，具有傳統(tǒng)熱力膨脹法無法比擬的優(yōu)點。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備熱力膨脹閥的不足之處 訊號的反饋有較大的滯后 控制精度較低 調(diào)節(jié)范圍有限第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備電子膨脹閥優(yōu)點 克服了熱力膨脹閥的上述缺點 并為制冷裝置的智能化提供了條件電子膨脹閥按照驅(qū)動方式分類 熱動式 電磁式 電動式第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備電動式膨脹閥（直動型）的結(jié)構(gòu)和流量特性第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備電動式膨脹閥（減速型）的結(jié)構(gòu)和流量特性第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 第二節(jié) 毛細(xì)管 毛細(xì)管是一根有規(guī)定長度的小孔徑管子，它沒有運(yùn)動部件，在制冷系統(tǒng)中可產(chǎn)生預(yù)定的壓力降，一般用作電冰箱、空調(diào)機(jī)和小型冷庫的節(jié)流元件。 第六章現(xiàn)

9、代鐵路車輛設(shè)備一、毛細(xì)管的工作原理 毛細(xì)管依靠其流動阻力沿長度方向產(chǎn)生壓力降，來控制制冷劑的流量和維持冷凝器和蒸發(fā)器的壓差。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備工質(zhì)在毛細(xì)管內(nèi)流動時狀態(tài)的變化第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備工質(zhì)在毛細(xì)管內(nèi)流動時壓力及溫度的變化第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備毛細(xì)管的工作過程描述 當(dāng)有一定過冷度的制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管后，會沿著流動方向產(chǎn)生壓力和狀態(tài)變化，先是過冷液體隨壓力的逐步降低，先變?yōu)橄鄳?yīng)壓力下的飽和液體，這一段稱液相段，其壓力降不大，且呈線性變化；第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 從出現(xiàn)第一個氣泡開始至毛細(xì)管末端，均為氣液共存段，也稱兩相流動段，該段內(nèi)飽和蒸汽含量沿流動方向逐漸增加，因此壓力降呈非線性變化

10、，愈到毛細(xì)管的末端，其單位長度上的壓力降愈大。當(dāng)壓力降低至相應(yīng)溫度下的飽和壓力時，就要產(chǎn)生閃發(fā)現(xiàn)象，使液體自身蒸發(fā)降溫，也就是隨著壓力的降低，制冷劑的溫度也相應(yīng)降低，既降低至相應(yīng)壓力下的飽和溫度。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備二、毛細(xì)管的特點1、毛細(xì)管作節(jié)流裝置的特點毛細(xì)管由紫銅管拉制而成，結(jié)構(gòu)簡單，造成方便，價格低廉。 2、沒有運(yùn)動部件，本身不易產(chǎn)生故障和泄漏。3、毛細(xì)管作節(jié)流裝置的特點毛細(xì)管由紫銅管拉制而成，結(jié)構(gòu)簡單，造成方便，價格低廉。 4、沒有運(yùn)動部件，本身不易產(chǎn)生故障和泄漏。5、調(diào)節(jié)性能差，供液量不能隨工況變動而調(diào)節(jié)。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 制冷壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，制冷系統(tǒng)內(nèi)的高壓側(cè)壓力和低壓

11、側(cè)壓力可迅速得到平衡，再次起動運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷壓縮機(jī)的電動機(jī)起動負(fù)荷較小，故不必使用起動轉(zhuǎn)矩大的電動機(jī)，這一點對半封閉和全封閉式制冷壓縮機(jī)尤其重要。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備三、毛細(xì)管的選擇原則 毛細(xì)管的通徑和長度，直接關(guān)系制冷效果的好壞。毛細(xì)管長度和管徑的選擇原則是盡量保持毛細(xì)管的流量和壓縮機(jī)的流量相等是壓縮機(jī)在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 在壓縮機(jī)的功率、蒸發(fā)器和冷凝器傳熱面積不變的情況下，毛細(xì)管的通徑越小，長度越長，制冷劑通過的流量就越少，壓力也越低；毛細(xì)管的通徑越大，長度越短，制冷劑通過的流量就越多，壓力也越高。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 制冷系統(tǒng)所用的毛細(xì)管徑過小或長度過長，毛細(xì)管

12、終端的壓力和溫度就越低，相應(yīng)的蒸發(fā)壓力和溫度也越低。但由于進(jìn)入蒸發(fā)器流量的減少，壓力的降低，造成蒸發(fā)速度減慢，單位容積（時間）制冷量降低，影響制冷效果。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 相反，如果制冷系統(tǒng)所用的毛細(xì)管徑過大或長度過短，毛細(xì)管終端的壓力和溫度就越高，相應(yīng)的蒸發(fā)壓力和溫度也越高。進(jìn)入蒸發(fā)器的流量和壓力都加大，雖然蒸發(fā)速度和單位容積（時間）制冷量提高了，但制冷蒸發(fā)溫度高，效果同樣不佳。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備四、毛細(xì)管的選擇方法 毛細(xì)管的內(nèi)徑和長度必須經(jīng)選擇，但毛細(xì)管的理論計算比較復(fù)雜，計算結(jié)構(gòu)誤差也很大，所以一般均在選定內(nèi)徑之后，再來決定長度，在規(guī)定的條件下根據(jù)試驗結(jié)果來決定毛細(xì)管尺寸。第六章

13、現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備試驗一：氮氣測定法和液體測量法 測量方法是在毛細(xì)管連接在入口壓力為表壓980KPa的容器上，環(huán)境溫度保持不變，測量毛細(xì)管每分鐘的液體流量值。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備試驗二：直接測定毛細(xì)管流量法 在制冷系統(tǒng)排氣管上連接一個壓力計。吸氣口與表壓力為零的干燥空氣或氮氣源相接。 開啟壓縮機(jī)后，如果希望改變蒸發(fā)器壓力，只需要加長或減短毛細(xì)管的長度就可以實現(xiàn)了。這種方法操作簡單，精度不高，可在維修時使用。 第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備一安全閥二單向閥 三恒壓閥四電磁閥五電磁四通換向閥六蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥七冷凝壓力調(diào)節(jié)閥第三節(jié) 制冷系統(tǒng)常用閥門第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備一、安全閥安全閥的作用： 保證制冷系

14、統(tǒng)在給定壓力下安全工作的設(shè)備，一般安裝在壓縮機(jī)高壓端，必要時旁通高低壓部分，實現(xiàn)高壓安全保護(hù)。 安全閥也常裝在冷凝器或貯液器等設(shè)備上，以避免容器內(nèi)壓力超高。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備1接頭2閥座3閥芯4閥體5閥蓋6調(diào)節(jié)桿7彈簧8排出管接頭安全閥結(jié)構(gòu)圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備二、單向閥 單向閥又名止回閥，作用是只允許流體順箭頭所標(biāo)方向單向流動，不允許逆向流動。止回閥是借助彈簧力和閥芯自重的合力起到止逆作用的。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備ABA小型結(jié)構(gòu)B大型雙筒結(jié)構(gòu) 單向閥結(jié)構(gòu)圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備 恒壓閥是恒定工質(zhì)流動壓力或根據(jù)設(shè)定壓力調(diào)節(jié)工質(zhì)流通的閥門。恒壓閥可以有兩個作用： 一是起到恒定壓力的作用；

15、二是作為一種導(dǎo)閥，起到恒定壓力和控制流通的作用。三、恒壓閥第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備四、電磁閥 電磁閥是一種受電氣控制的自動開啟的截止閥通常把它安裝在系統(tǒng)管線上，用于自動接通和切斷制冷系統(tǒng)管路的雙位調(diào)節(jié)器的執(zhí)行元件，或者安全保護(hù)元件。 電磁閥廣泛應(yīng)用于氟、氨制冷裝置中電磁閥通常安裝在膨脹閥與冷凝器之間。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備五、電磁四通換向閥 電磁四通換向閥專門用于熱泵型空調(diào)器。 在熱泵型空調(diào)制冷系統(tǒng)中，通過電磁換向閥的自動換向來改變制冷劑流動的方向，實現(xiàn)制冷、制熱的轉(zhuǎn)換。 電磁換向閥主要由控制閥與換向閥兩部分組成，通過控制閥上的電磁線圈和彈簧的作用力，打開和關(guān)閉其上的毛細(xì)管通道，使換向閥進(jìn)行換向

16、。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備電磁四通換向閥應(yīng)用（制冷工況）熱泵式空氣調(diào)節(jié)器（制冷工況）流程圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備電磁四通換向閥應(yīng)用（熱泵工況）熱泵式空氣調(diào)節(jié)器（采暖工況）流程圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備播放動畫第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備六、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥 蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥是一種安裝在蒸發(fā)器出口管道上，以防止蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑蒸發(fā)壓力低于設(shè)定值為目的而設(shè)置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。既可用于單一的蒸發(fā)器，也可用于2個以上的蒸發(fā)器，保持不同的最低蒸發(fā)壓力。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備1調(diào)節(jié)桿2彈簧3平衡波紋管4閥板 5壓力表接頭直動式蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥的作用 防止水過度冷卻而凍結(jié)。 在不允許貯藏空間的環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度的場合，可以確保設(shè)定的蒸發(fā)溫度。 可以防止冷庫中的冷卻盤管表面過度結(jié)霜。 在2臺以上不同蒸發(fā)溫度的蒸發(fā)器并聯(lián)使用時，壓縮機(jī)是以最低的蒸發(fā)溫度作為運(yùn)行基準(zhǔn)的。第六章現(xiàn)代鐵路車輛設(shè)備蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥的分類 蒸發(fā)