3.1制冷劑流量調(diào)節(jié)課件

1、第三章 制冷裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 1 流量調(diào)節(jié) 2 壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié) 3 壓力調(diào)節(jié)第1頁，共56頁。 制冷劑循環(huán)系統(tǒng)主要由冷凝器、蒸發(fā)器和制冷機(jī)組成?？梢娨獙?shí)現(xiàn)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的自動(dòng)控制必須要完成冷凝器、蒸發(fā)器和制冷機(jī)的自動(dòng)控制。 無論是壓縮式機(jī)組還是吸收式機(jī)組，其自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，即安全保護(hù)系統(tǒng)、能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)及微機(jī)控制系統(tǒng)。 第2頁，共56頁。第一節(jié) 制冷劑流量調(diào)節(jié) 制冷劑流量調(diào)節(jié)的目的是控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑液體流量與蒸發(fā)器負(fù)荷相匹配，即按照蒸發(fā)器中實(shí)際可能汽化的液體量調(diào)節(jié)送入蒸發(fā)器的液量，習(xí)慣上又叫蒸發(fā)器供液量調(diào)節(jié)。一般通過節(jié)流機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn); 節(jié)流機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)制冷循

2、環(huán)所必須的四個(gè)基本的系統(tǒng)組成之一。它位于冷凝器與蒸發(fā)器之間，對(duì)制冷劑的流動(dòng)起扼制作用，使來自冷凝器的高壓液態(tài)制冷劑壓力降低，流入蒸發(fā)器，同時(shí)控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。 傳統(tǒng)的節(jié)流機(jī)構(gòu)有毛細(xì)管、熱力膨脹閥及浮球閥。 重點(diǎn): 熱力膨脹閥第3頁，共56頁。1、毛細(xì)管 先看制冷劑的流動(dòng)狀態(tài)變化。第4頁，共56頁。（一）毛細(xì)管的節(jié)流特性毛細(xì)管節(jié)流是利用制冷劑在細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)流動(dòng)的阻力而實(shí)現(xiàn)的。毛細(xì)管分類：有熱交換 無熱交換 毛細(xì)管對(duì)于工況變化引起的流量的變化具有一定的自補(bǔ)償能力第5頁，共56頁。（二）毛細(xì)管尺寸估算 通過例題說明：簡(jiǎn)單說明書上的例題第6頁，共56頁。（三）毛細(xì)管節(jié)流的制冷系統(tǒng)特點(diǎn) （1）毛細(xì)

3、管流通截面固定，不能按工況變化調(diào)整流通截面。（2）毛細(xì)管對(duì)流量變化有自補(bǔ)償能力，只適應(yīng)工況變化不大時(shí)讀流量作微小調(diào)整。（3）系統(tǒng)中對(duì)制冷劑充灌量有嚴(yán)格的控制范圍。 （4）壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，系統(tǒng)高低壓側(cè)貫通，壓力很快平衡，因而配用低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的廉價(jià)電動(dòng)機(jī)。 （5）毛細(xì)管流道細(xì)長(zhǎng)、易堵塞，故對(duì)系統(tǒng)清潔度要求高。（6）毛細(xì)管焊接時(shí)，注意防止端口變形。第7頁，共56頁。2.熱力膨脹閥供液控制 熱力膨脹閥是蒸氣壓縮式制冷裝置中，控制進(jìn)入蒸發(fā)器制冷劑流量的主要控制元件，同時(shí)完成由冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的節(jié)流降壓和降溫過程。 熱力膨脹閥和蒸發(fā)器一起工作時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能穩(wěn)定運(yùn)行，并最大限度地利用蒸發(fā)器有效面積，形成最佳匹配

4、。目前國(guó)際上流行的匹配方法，是基于蒸發(fā)器最小穩(wěn)定信號(hào)法（MSS）進(jìn)行的。 “匹配”就是要求膨脹閥和蒸發(fā)器一起工作能夠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，產(chǎn)生最大的能量。 第8頁，共56頁。 膨脹閥具有可調(diào)的流通截面，因而，它在造成制冷劑流動(dòng)壓降的同時(shí)，可以根據(jù)蒸發(fā)器負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。分為手動(dòng)膨脹閥和自動(dòng)膨脹閥兩種。傳統(tǒng)的自動(dòng)膨脹閥有定壓膨脹閥、熱力膨脹閥和浮球膨脹閥。它們均屬模擬信號(hào)的比例型調(diào)節(jié)閥。20世紀(jì)80年代后，隨著電子式控制應(yīng)用于制冷系統(tǒng)控制的技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了電子膨脹閥。第9頁，共56頁。手動(dòng)膨脹閥 通常與其他控制元件配合使用，一般只在短時(shí)間內(nèi)使用，如冷凍初期輔助送液或者在自動(dòng)膨脹閥出故障時(shí)作為

5、旁路備用閥第10頁，共56頁。調(diào)整螺桿蒸發(fā)器定壓膨脹閥 只適用于負(fù)荷變化小，冷卻速度較慢的小型裝置，而且只適用于一臺(tái)壓縮機(jī)配一個(gè)蒸發(fā)器的系統(tǒng)。第11頁，共56頁。熱力（感溫）膨脹閥(TEV) 第12頁，共56頁。浮球調(diào)節(jié)閥 用液位控制供液量，以浮球杠桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生閥動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力。第13頁，共56頁。第14頁，共56頁。 要保證膨脹閥工作在最佳匹配點(diǎn)，就必須保證膨脹閥合適的過熱度。專用空調(diào)的膨脹閥合適的過熱度是58，它由靜裝配過熱度與有效過熱度組成。 第15頁，共56頁。 從熱力膨脹閥開始開啟至額定開度所需要的過熱度增量（即線段AB），稱為膨脹閥的有效過熱度或可變過熱度。其數(shù)值的大小與彈簧的剛度及閥

6、芯的行程有關(guān)，一般有效過熱度約為25，通常把熱力膨脹閥的靜裝配過熱度與有效過熱度之和稱為工作過熱度OPS，即平時(shí)所說的過熱度。 第16頁，共56頁。1熱力膨脹閥（TEV） 廣泛用于干式蒸發(fā)器的供液量調(diào)節(jié)。它以蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度為控制參數(shù)。通過設(shè)定靜態(tài)過熱度（設(shè)定范圍一般為28 ），蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度低于靜態(tài)過熱度時(shí)，閥處于關(guān)閉狀態(tài)，否則閥將打開，并按兩者之偏差成比例地改變閥開度，即成比例地調(diào)節(jié)送入蒸發(fā)器的制冷劑流量。膨脹閥有內(nèi)平衡和外平衡兩種型式。第17頁，共56頁。第18頁，共56頁。第19頁，共56頁。（1） 內(nèi)平衡式熱力膨脹閥主要組成:熱力頭感溫包10、毛細(xì)管9和動(dòng)力頭(膜片

7、1或波紋管)溫包用黃銅(導(dǎo)熱好)毛細(xì)管外徑23mm節(jié)流元件由閥芯4、閥座3和頂桿2組成過熱度調(diào)整機(jī)構(gòu)6閥體第20頁，共56頁。內(nèi)平衡熱力膨脹閥工作原理溫包裝在蒸發(fā)器出口F處，感受t1,溫包內(nèi)充注一定的感溫介質(zhì)，溫包內(nèi)壓力p1隨t1變化,p1通過毛細(xì)管傳遞到閥的膜片上方，力圖使閥打開,膜片下方作用p0和彈簧張力ps，力圖使閥關(guān)閉,膜片所受力的平衡條件為 plp0十ps p1反映t1,如果不考慮蒸發(fā)器壓降，也就反映了過熱度第21頁，共56頁。（2）外平衡式熱力膨脹閥(1)上面忽略了蒸發(fā)管的p,如蒸發(fā)器壓力損失為p0，則膜片力平衡關(guān)系為:p1=p0+ p0+psp1-p0 = ps+ p0即閥控制的

8、出口過熱度(t1-t0)大于由ps設(shè)定的過熱度過熱度提高意味著蒸發(fā)器出口過熱段長(zhǎng),蒸發(fā)器傳熱面積沒有充分利用,Q0下降、t0降低，經(jīng)濟(jì)性差第22頁，共56頁。（2） 外平衡式熱力膨脹閥(2)為了消除這種影響，用外平衡式結(jié)構(gòu)在膜片下部分隔出一個(gè)平衡壓力腔在頂桿穿過分隔部分處設(shè)填料，將節(jié)流后的制冷劑與波紋管(或膜片)下部隔斷用外平衡管把蒸發(fā)器出口的壓力直接引人膜片下部第23頁，共56頁。（2）外平衡式熱力膨脹閥(3)這樣，閥開啟穩(wěn)定時(shí)p1-p0 = ps+ p0 。即蒸發(fā)器出口過熱度(t1-t0;)直接由ps所確定當(dāng)蒸發(fā)器的流阻較大，壓降p0所對(duì)應(yīng)的制冷劑飽和溫度降超過1(R22) 時(shí)，應(yīng)選用外平

9、衡式熱力膨脹閥同樣大小的蒸發(fā)器用于高溫庫(kù)時(shí)選用內(nèi)平衡式膨脹閥，用于低溫庫(kù)則可能需選用外平衡式(t0低時(shí)，同樣壓降導(dǎo)致的冷劑飽和溫度降低值較大)第24頁，共56頁。外平衡式熱力膨脹閥 1.同工質(zhì)液體充注2.液體交差充注3.氣體充注4.混合充注5.吸附充注熱力膨脹閥的溫包充注第25頁，共56頁。（3）熱力膨脹閥的工作特性 由于熱力膨脹閥的溫包有熱慣性，所以導(dǎo)熱有延遲過程，使信號(hào)傳遞發(fā)生滯后現(xiàn)象。因此閥門不能及時(shí)調(diào)節(jié)開度。所以，一個(gè)膨脹閥在工作時(shí)，因傳遞信號(hào)的滯后，它的供液量總是在需液量曲線上下波動(dòng)，兩者不能完全吻合。 第26頁，共56頁。（4）熱力膨脹閥的調(diào)試 在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以從蒸發(fā)壓力值的高低

10、來判斷膨脹閥調(diào)整方向和范圍。蒸發(fā)壓力高于給定值，即膨脹閥的流量偏大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)??；蒸發(fā)壓力低于給定值，即膨脹閥的流量偏低，應(yīng)適當(dāng)增大。 蒸發(fā)器出口過熱度太大，制冷量降低；太小產(chǎn)生液擊。調(diào)節(jié)膨脹閥使蒸發(fā)器出口工作過熱度36oC為宜，裝置有回?zé)崞鲿r(shí)，最小穩(wěn)定過熱度可稍減小。第27頁，共56頁。有回?zé)崞鳎何鼩夤馨l(fā)涼、結(jié)露無回?zé)崞鳎何鼩夤鼙鶝稣呈?、均勻結(jié)薄霜低溫庫(kù)：蒸發(fā)器表面全面結(jié)均勻薄霜高溫庫(kù)蒸發(fā)器、空調(diào)吸氣管：發(fā)涼、結(jié)露如何判斷蒸發(fā)器出口過熱度大小(1)蒸發(fā)器出口裝有溫度表和壓力表時(shí)，溫度讀數(shù)與蒸發(fā)壓力所對(duì)應(yīng)飽和溫度之差為出口過熱度。(2)如只在壓縮機(jī)吸口裝有溫度表和壓力表，可用吸氣過熱度推斷蒸發(fā)器

11、出口過熱度。(3)如吸氣管無溫度表，按蒸發(fā)器管壁結(jié)露、結(jié)霜情況判斷第28頁，共56頁。調(diào)試熱力膨脹閥注意事項(xiàng)(1)調(diào)試前檢查制冷劑是否充足；冷凝壓力在合適范圍；閥完好并正確安裝；閥及管路沒有堵塞；蒸發(fā)器結(jié)霜不太厚(冷風(fēng)機(jī)通風(fēng)良好)。(2)調(diào)試應(yīng)在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)且工況穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。應(yīng)在壓縮機(jī)吸氣截止閥上裝上一只低壓表，以觀察吸氣壓力變化情況。(3)每次調(diào)整關(guān)閉過熱度增減一般不超過0.5oC，一般調(diào)節(jié)螺桿每轉(zhuǎn)一圈過熱度變化為11.5oC。(4)熱力膨脹閥調(diào)節(jié)滯后性較大，每次調(diào)后應(yīng)觀察一段時(shí)間，調(diào)好后不要輕易改動(dòng)。也不知調(diào)好了沒有?第29頁，共56頁。（5）熱力膨脹閥的選用 熱力膨脹閥的容量應(yīng)與制冷系統(tǒng)相匹

12、配 原則： 國(guó)產(chǎn)熱力膨脹閥的銘牌上，一般都標(biāo)出了熱力膨脹閥的孔徑或某工況下（如標(biāo)準(zhǔn)工況或空調(diào)工況）的制冷量，而正確的標(biāo)出應(yīng)是以規(guī)定工況下的額定開啟度下的制冷量。 表2-7和表2-8分別為國(guó)產(chǎn)內(nèi)、外平衡式熱力膨脹閥主要性能參數(shù) 表2-9為美國(guó)SPORLAN公司的熱力膨脹閥主要性能參數(shù)。 第30頁，共56頁。第31頁，共56頁。1、以膨脹閥孔徑為它的容量參數(shù)，不能定出熱力膨脹閥的確切能量，不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的同一孔徑的膨脹閥其能量不一定相同。 注意：2、熱力膨脹閥的容量與膨脹閥入口處液體制冷劑的壓力（或冷凝溫度）、過冷度、出口處制冷劑的壓力（或蒸發(fā)溫度）及閥開度有關(guān)。熱力膨脹閥出廠時(shí)，需進(jìn)行容量實(shí)驗(yàn)

13、，容量實(shí)驗(yàn)是為了確定膨脹閥在給定條件下的制冷量。 3、膨脹閥容量應(yīng)比蒸發(fā)器能力大20% 30% 。4、應(yīng)根據(jù)蒸發(fā)器的壓力損失來選用膨脹閥。當(dāng)蒸發(fā)器壓力損失較小時(shí)，宜選用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥；蒸發(fā)器壓力損失較大時(shí)，宜選用外平衡式熱力膨脹閥。 第32頁，共56頁。熱力膨脹閥的容量和選配熱力膨脹閥的容量：閥在額定開度時(shí)流過的制冷劑完全氣化時(shí)的吸熱量。焓值增加量，kJ/kg壓差，Pa入口密度，kg/m3流通截面積，m2流量系數(shù)制冷劑流量，kg/s第33頁，共56頁。膨脹閥的名義容量：我國(guó)JB3548-1983規(guī)定熱力膨脹閥的名義工況0.69MPa38oC40oC5oCR220.41MPa38oC40oC

14、5oCR12通過閥的壓降進(jìn)口溫度冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度t0制冷劑在名義工況下的容量。名義工況：t0=5oC，tk=32oC，過冷度4oCTEX12-4.5名義容量“冷噸”閥體型號(hào)大小(2、5、12)X-R22、F-R12、N-R134a外平衡式(無E為內(nèi)平衡式)熱力膨脹閥第34頁，共56頁。膨脹閥的容量應(yīng)與蒸發(fā)器相匹配Match容量過小，則膨脹閥供液不足，蒸發(fā)器的能力不能充分發(fā)揮，蒸發(fā)壓力降低，制冷量減小，吸氣過熱度加大。容量過大，則閥工作時(shí)開度過小，不僅沖蝕嚴(yán)重，而且閥的工作不穩(wěn)定。膨脹閥工作時(shí)的開度以不小于額定開度的一半為宜，因此其容量應(yīng)比蒸發(fā)器的制冷量稍大，但最大不超過蒸發(fā)器的二倍。第35

15、頁，共56頁。膨脹閥選型步驟(1) 適用的制冷劑種類、蒸發(fā)溫度范圍。(2) 根據(jù)蒸發(fā)器選定容量大小，確定使用內(nèi)平衡式或外平衡式。(3) 考慮毛細(xì)管Capillary Tube長(zhǎng)度，進(jìn)出接口形式(直角式、直通式)。(4) 若蒸發(fā)器制冷量變化范圍大，可使用兩只膨脹閥并聯(lián)Parallel或切換Switchover使用。第36頁，共56頁。（6）膨脹閥的安裝 1）膨脹閥應(yīng)靠近安裝在蒸發(fā)器的入口管上，閥體應(yīng)垂直放置，不宜傾斜安裝，更不要顛倒安裝。2）感溫包應(yīng)安裝在蒸發(fā)器出口的一段水平吸氣管上，并應(yīng)遠(yuǎn)離壓縮機(jī)吸氣口1.5m以上，其位置應(yīng)低于熱力膨脹閥，且感溫包要水平放置，以保證液態(tài)感溫工質(zhì)始終在感溫包中。

16、 3）感溫包同蒸發(fā)器接觸面應(yīng)除銹干凈，安裝位置要避免熱氣流的影響，如果不能避開熱氣流，其外表面則必須包裹保溫材料。第37頁，共56頁。（6）膨脹閥的安裝 4）感溫包不應(yīng)安裝在吸氣的積液處，否則，感溫包就不能感測(cè)到真正的過熱度。5）當(dāng)吸氣管徑小于25mm時(shí)，感溫包貼在吸氣管的頂部；當(dāng)吸氣管徑大于25mm時(shí)，感溫包可以包扎在水平管的下側(cè)45處或者側(cè)面中點(diǎn)處，如圖2-35所示，感溫包無論如何不能貼附在水平吸氣管的低部，以防管子底部積油等因素影響感溫包的正確感溫。 2525第38頁，共56頁。（6）膨脹閥的安裝 6）外平衡管應(yīng)接在感溫包安裝部位后面100mm處，如圖2-36所示，以免制冷劑在蒸發(fā)管內(nèi)的

17、流動(dòng)阻力對(duì)膨脹閥產(chǎn)生誤動(dòng)作。背壓閥蒸發(fā)器回?zé)崞髡舭l(fā)器p1p0psp0(t0)p0(t1)p0p0第39頁，共56頁。7）吸氣管上的外平衡管應(yīng)由水平管上面引出，不可在吸氣管集液彎頭下游接平衡管，以免冷凍潤(rùn)滑油帶入熱力膨脹閥內(nèi)。 （6）膨脹閥的安裝 集油彎外平衡管毛細(xì)管膨脹閥蒸發(fā)器8）使用兩個(gè)或兩個(gè)以上分液器時(shí)，每個(gè)分液器必須由單獨(dú)的熱力膨脹閥供液，否則，當(dāng)液體和蒸汽離開膨脹閥時(shí)會(huì)造成分液不均。 第40頁，共56頁。 熱力膨脹閥用于蒸發(fā)器供液控制時(shí)存在很多問題，如控制品質(zhì)不高，調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法實(shí)施計(jì)算機(jī)控制，只能實(shí)施靜態(tài)匹配；工作溫度范圍窄，溫包遲延大，在低溫調(diào)節(jié)場(chǎng)合，振蕩問題比較突出。因此自20世紀(jì)

18、70年代開始，出現(xiàn)電子膨脹閥，至90年代末，已逐步走向成熟。 目前國(guó)內(nèi)外流行的電子膨脹閥型式較多，它的主要特點(diǎn)是確保制冷系統(tǒng)密封的前提下，驅(qū)動(dòng)型式不同，有熱動(dòng)式、電動(dòng)式和電磁式，早期尚有雙金屬片驅(qū)動(dòng)，近年以漸被替代。 2、電子膨脹閥Electronic Expansion Valve第41頁，共56頁。第42頁，共56頁。（1）熱動(dòng)式電子膨脹閥 熱動(dòng)式亦稱參考?jí)毫ο到y(tǒng)電子膨脹閥，為Danfoss公司專利產(chǎn)品，適用中大型制冷裝置的供液控制。 TQ型PHTQ型第43頁，共56頁。EVR電磁閥 TQ帶參考?jí)毫ο到y(tǒng)的電子膨脹閥 EKS65一專用電子調(diào)節(jié)器 AKS21A一鉑電阻溫度傳感器 TQ型電子膨脹

19、閥供液控制系統(tǒng)基本原理第44頁，共56頁。（2）電磁式電子膨脹閥常開型第45頁，共56頁。（3）電動(dòng)式電子膨脹閥(直動(dòng)型)第46頁，共56頁。（4）電動(dòng)式電子膨脹閥(減速型)第47頁，共56頁。第48頁，共56頁。電子膨脹閥的特點(diǎn)：1.流量調(diào)節(jié)不受冷凝壓力變化的影響。2.對(duì)膨脹閥前制冷劑的過冷度的變化具有補(bǔ)償作用3.由于電信號(hào)傳遞快、執(zhí)行動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確，故能夠及時(shí)、精確地調(diào)節(jié)流量。4.能夠?qū)⒄舭l(fā)器出口過熱度控制到最小，從而最大限度地提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率。5.在裝置的整個(gè)運(yùn)行溫度范圍，可以有相同的過熱度設(shè)定值。6.可以根據(jù)裝置的實(shí)際情況決定調(diào)節(jié)規(guī)律，不僅限于采用比例調(diào)節(jié)，還可以采用比例積分或其它調(diào)節(jié)規(guī)律；并且能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。第49頁，共56