船舶制冷幻燈片 section7

船舶制冷幻燈片§11—7制冷裝置的自動化元件

①熱力膨脹閥、②高壓繼電器、③低壓繼電器、④溫度繼電器、⑤油壓差繼電器、⑥電磁閥、⑦蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、⑧水量調(diào)節(jié)閥等。一、熱力膨脹閥

Thermostaticexpansionvalve作用：節(jié)流降壓；同時，還能根據(jù)蒸發(fā)器出口處制冷器過熱度大小自動調(diào)節(jié)供液量，使制冷劑到蒸發(fā)器出口時能全部氣化并維持一定過熱度，避免過量供液，又保證蒸發(fā)器的傳熱面積得到充分利用。向上向下返回退出播放放映1．內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）結(jié)構(gòu)熱力頭節(jié)流元件過熱度調(diào)整機(jī)構(gòu)閥體（2）工作原理p1=p0+psp0≈p’0蒸發(fā)器出口過熱度(t’1-t’0)≈與p1、p0相對應(yīng)的飽和溫度差，與ps有關(guān)。A飽和EE過熱F圖11－39內(nèi)平衡式熱力膨脹閥內(nèi)平衡式熱力膨脹閥存在的問題？蒸發(fā)器內(nèi)部阻力較大時，壓力和溫度下降，出口過熱度增加，使過熱段增長，蒸發(fā)器換熱面不能充分利用。適用于小制冷量，小壓降的情況。壓力隨溫度的變化曲線向上向下返回退出播放放映向上向下返回退出播放放映針閥的預(yù)緊彈簧的預(yù)緊力變化？關(guān)閉（靜止）過熱度的變化2-8℃AB段為直線—工作段BC段為曲線定義：

靜止過熱度或關(guān)閉過熱度：使膨脹閥剛好回到關(guān)閉位置時的過熱度；工作過熱度：膨脹閥處于某一開度所對應(yīng)的過熱度；

過熱度變化量：膨脹閥從額定開度到全關(guān)位置過熱度的變化值；我國規(guī)定將過熱度變化量為４℃時閥的開度定為額定開度。分析：關(guān)閉過熱度不宜大也不宜??？1）閥關(guān)閉嚴(yán)密，關(guān)閉過熱度應(yīng)；2）防止起動時發(fā)生液擊，關(guān)閉過熱度應(yīng)；3）充分利用蒸發(fā)器的換熱面積，關(guān)閉過熱度應(yīng)；向上向下返回退出播放放映圖11－42外平衡式熱力膨脹閥2．外平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)和工作原理(1)結(jié)構(gòu)（2）工作原理向上向下返回退出播放放映P0’<P0P1=P0’+Ps向上向下返回退出播放放映圖11－43外平衡式熱力膨脹閥工作原理圖熱力膨脹閥的工作性能：1）控制供液量的調(diào)節(jié)過程是波動的；關(guān)閉過熱度不可太小。時間流量-蒸發(fā)器的實(shí)際需要量-實(shí)際供液量2）并不能保持蒸發(fā)器出口過熱度恒定不變，而只能使之不低于關(guān)閉過熱度；3）感溫包與制冷劑同介質(zhì)時，控制的過熱度將隨蒸發(fā)溫度而變化。Pt℃PsPs⊿t⊿t’選用內(nèi)平衡式或外平衡式熱力膨脹閥的原則：①如果冷劑在蒸發(fā)盤管中的流動壓力損失較大，則可以采用外平衡式結(jié)構(gòu)；

②同樣大小的蒸發(fā)器用于高溫庫時可選用內(nèi)平衡式膨脹閥，而用于低溫庫則可能需選用外平衡式。3．熱力膨脹閥的容量和選配

1）熱力膨脹閥的容量Q：閥在額定開度時流過的制冷劑完全氣化時的吸熱量。（該參數(shù)是選配閥的依據(jù)）Q=G·qo=C·A·（2ρ△p）1/2·qoG-通過膨脹閥的制冷劑流量kg/s;

qo-蒸發(fā)器中制冷劑的焓值增量KJ/Kg;

A-閥的流通截面積m2;△p-閥前后的壓力差Pa;

ρ-閥入口處制冷劑的密度Kg/m3;C-流量系數(shù)，R12為0.75～0.85；R22為0.7； R717為0.5～0.6。膨脹閥容量大小首先取決于:

①閥的型號：有不同的流通截面積A；②型號既定的膨脹閥，其容量取決于制冷劑性質(zhì)和工況條件（閥前后壓力差、蒸發(fā)溫度和閥前液體過冷度），它們會影響G和qo的大小。解釋：①膨脹閥的名義容量：指在名義工況下的容量。

②名義容量-“冷噸”：1冷噸約相當(dāng)于3000kcal／h或3.5kw。③名義工況：我國規(guī)定對制冷用R12、R22熱力膨脹閥的名義工況是：t0=5℃，tK=40℃，閥進(jìn)口制冷劑液體溫度為38℃，通過閥的壓降R12為0.41MPa，R22為0.69MPa。2）膨脹閥的選配根據(jù)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的蒸發(fā)溫度、制冷量以及使用時冷凝溫度的下限按管路條件計(jì)算出膨脹閥前后的壓差，再根據(jù)閥的容量表，使所選用的容量稍大于蒸發(fā)器制冷量即可。膨脹閥容量選得過小產(chǎn)生后果即使閥全開也供液不足，蒸發(fā)器的能力不能充分發(fā)揮，會使蒸發(fā)壓力，制冷量，吸氣過熱度。膨脹閥容量選得過大產(chǎn)生后果閥工作時開度過小，不僅沖蝕嚴(yán)重，而且閥的工作不穩(wěn)定。膨脹閥工作時的開度以不小于額定開度的一半為宜，其容量應(yīng)比蒸發(fā)器制冷量稍大，而最大不超過后者的二倍。當(dāng)蒸發(fā)器制冷量變動范圍太大時，可并聯(lián)容量不同的兩個膨脹閥，切換或并聯(lián)使用。船用制冷裝置冷卻水溫度變化很大。在寒冷水域冷凝壓力可能會過低，膨脹閥開足后流量也不夠，容量可能會低到不能滿足蒸發(fā)器需要，這時應(yīng)減少冷卻水量，以免PK過低。選擇膨脹閥型號方法①了解適用的冷劑和蒸發(fā)溫度范圍；

②根據(jù)其所相連的蒸發(fā)器選定容量大小，并確定用內(nèi)平衡還是外平衡式；

③考慮標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管長度（1.5m或3m）夠用否，必要時可要求廠方加長；

④有的膨脹閥進(jìn)、出接口有直角式和直通式之分，可按需要選用

。4．熱力膨脹閥的溫包充注①液體式：充注水銀、甲醇、甘油等；②氣體式：充注1～3MPa的氮?dú)?；③部分充液式：非限壓和限壓式；④氣體吸附式。（l）部分充液式溫包

充以一部分低沸點(diǎn)液體，自由液面始終保持在溫包內(nèi)。溫包內(nèi)的壓力與自由液面處液體溫度是飽和壓力與飽和溫度的關(guān)系（非線性關(guān)系）。充注的介質(zhì)可以和制冷工質(zhì)是同工質(zhì)也可以是異工質(zhì)；根據(jù)充注量多少，又分非限壓式和限壓式兩種。①非限壓式溫包

充液量約占溫包容積的70％～80％。各種溫度范圍內(nèi)溫包內(nèi)皆保存有自由液面。當(dāng)采用同工質(zhì)充注時，在彈簧預(yù)緊力PS既定時，靜止過熱度△t隨蒸發(fā)溫度tO下降而增大。p0,p1p0+pst0pΔtΔt’為了避免靜止過熱度變化太大，膨脹閥常作成不同型號，以適應(yīng)不同蒸發(fā)溫度范圍。通常，空調(diào)用（-10?＋10℃），一般冷藏用（-18?＋2℃），低溫冷藏用（-40?-18℃）等。另外，采用異工質(zhì)充注，以達(dá)到適用蒸發(fā)溫度廣。p0p0+pspt0ΔtΔt’p1圖11－44充注工質(zhì)不同對靜止過熱度的影響非限壓式溫包的熱力膨脹閥的缺點(diǎn)：A、停機(jī)后，過熱度為0，關(guān)閉力小，需裝電磁閥起截止作用。

B、壓縮機(jī)開機(jī)時，P0，但P1不會立即，閥開度，過熱度，甚至可能帶液。且電機(jī)負(fù)載，容易過載。

C、溫包內(nèi)充液量較多，熱慣性，反應(yīng)滯后。

D、若溫包暴露在高溫處，會使熱力頭中的壓力過高。P1PsP0②限壓式溫包充注量較少，溫包內(nèi)的液體在選定的最高溫度時能夠全部氣化。工作溫度范圍內(nèi)，具有與非限壓式同樣的過熱度控制特性；

當(dāng)溫度超過由充注量所確定的溫度tmop時，其中的液體全部氣化并過熱，壓力一溫度曲線變得平坦（近似不變），故可用來限制蒸發(fā)器的最大工作壓力(Maximumoperatingpressure)，這種閥叫作MOP閥。（圖11-45）

A.可以防止電機(jī)起動過載。

B.閥關(guān)閉較嚴(yán)。

C.高溫時能保護(hù)閥頭內(nèi)的彈性元件免受高壓（除霜）。

D.熱慣性較小。

E.溫包的溫度在熱力頭組件中應(yīng)處最低。

F.應(yīng)根據(jù)不同的用途（根據(jù)蒸發(fā)溫度范圍）選用合適的型號。P1PsP0（2）氣體吸附式溫包在這種溫包中充入是固體吸附劑和能被吸附的氣體。吸附劑對氣體的吸附能力隨溫度變化：溫度吸附能力溫包內(nèi)壓力；溫度吸附能力壓力限制最高蒸發(fā)壓力，不受閥和毛細(xì)管是否低溫的影響；靜止過熱度隨蒸發(fā)溫度t0變化，故需分檔；5.安裝熱力膨脹閥時，應(yīng)注意的問題1）閥應(yīng)盡量靠近蒸發(fā)器；2）限壓式溫包，閥和毛細(xì)管所處環(huán)境溫度應(yīng)比溫包處高，且與溫包相接處，毛細(xì)管應(yīng)向上；3）溫包應(yīng)放在靠近蒸發(fā)器出口的水平管段；4）溫包與管壁接觸應(yīng)良好；5）外平衡式熱力膨脹閥，平衡管連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在溫包之后。6．熱力膨脹閥的調(diào)試一般認(rèn)為膨脹閥以調(diào)到蒸發(fā)器出口工作過熱度為3～6℃為宜。當(dāng)裝置有回?zé)崞鲿r，最小穩(wěn)定過熱度可稍減小。蒸發(fā)器出口過熱度的判斷：①當(dāng)蒸發(fā)器出口裝有溫度表和壓力表時，溫度讀數(shù)與蒸發(fā)壓力所對應(yīng)飽和溫度之差即為出口過熱度。②一般只在壓縮機(jī)吸口有溫度計(jì)和壓力表，這時可用吸氣過熱度來推斷蒸發(fā)器出口過熱度是否合適。多庫并用一臺壓縮機(jī)時，最好依次使各庫單獨(dú)工作來鑒定。③如果吸氣管上沒有溫度計(jì)，便只能按管壁結(jié)露、霜的情況來粗略估計(jì)過熱溫度。粗略估計(jì)過熱溫度方法：伙食冷庫和低溫冷藏艙制冷裝置裝有回?zé)崞鲿r，吸氣管應(yīng)有發(fā)涼的感覺而一般常應(yīng)結(jié)露；無氣液換熱器時，吸氣管應(yīng)有冰冷粘乎感覺或均勻地結(jié)有薄霜。低溫庫蒸發(fā)器表面應(yīng)全面結(jié)有均勻薄霜。高溫庫蒸發(fā)器和空調(diào)制冷裝置吸氣管通常應(yīng)發(fā)涼并結(jié)露。7.調(diào)試熱力膨脹閥時應(yīng)注意的問題1）調(diào)試時，裝置應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；2）調(diào)整時，關(guān)閉過熱度增減不超過0.5℃；3）調(diào)節(jié)有滯后，需十幾分鐘。二、電子膨脹閥按驅(qū)動方式分有：

電磁式〔圖11－47〕和電動式〔圖11－48〕兩類。向上向下返回退出播放放映向上向下返回退出播放放映特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，過熱度變化量幾近于零，信號傳送快，調(diào)節(jié)反應(yīng)迅速，所需的最小穩(wěn)定過熱度，2℃甚至更低，蒸發(fā)器的利用率。閥本身有很好的線性流量特性，適用范圍很寬。如用微機(jī)控制，采用反饋調(diào)節(jié)或前饋加反饋復(fù)合調(diào)節(jié)，可以與壓縮機(jī)變頻能量調(diào)節(jié)配合使用，即使負(fù)荷變動大而頻繁，也能獲得很好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。電子膨脹閥和熱力膨脹閥的特性比較

比較的項(xiàng)目熱力膨脹閥電子膨脹閥制冷劑與閥的選擇由感溫包充注決定不限制冷劑流量調(diào)節(jié)范圍較大大流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥開度閥開度流量反饋控制的信號蒸發(fā)器出口過熱度蒸發(fā)器出口過熱度調(diào)解對象蒸發(fā)器蒸發(fā)器蒸發(fā)器過熱度控制偏差較小，但蒸發(fā)溫度低時大很小流量調(diào)節(jié)特征補(bǔ)償困難可以過熱度調(diào)節(jié)的過渡過程特征較好優(yōu)允許負(fù)荷變動較大，但不適合能量調(diào)節(jié)的系統(tǒng)很大，也適合能量調(diào)節(jié)的系統(tǒng)

三、壓力繼電器1.高壓繼電器2.低壓繼電器

向上向下返回退出播放放映圖11-32船舶氟利昂伙食冷庫制冷裝置干燥器貯液器滑油分離器回?zé)崞鲏毫^電器溫度繼電器1.高壓繼電器

在壓縮機(jī)排出壓力過高時，自動斷開，停止壓縮機(jī)的工作，僅起高壓保護(hù)作用。2.低壓繼電器

在吸入壓力降低到調(diào)定下限時斷電停車，而當(dāng)吸氣壓力回升至調(diào)定上限時又使壓縮機(jī)通電。不僅能起防止吸氣壓力過低的保護(hù)作用，而且能根據(jù)需要自動控制壓縮機(jī)啟停。向上向下返回退出播放放映壓縮機(jī)排出口壓力HP，克服彈簧7的作用，角杠桿10逆時針轉(zhuǎn)動，ac接通，壓縮機(jī)停機(jī)，燈11滅，13亮壓縮機(jī)吸入口壓力LP，克服彈簧2,4的作用，角杠桿17順時針轉(zhuǎn)動，df接通，壓縮機(jī)停機(jī)，燈14滅7241710111314高、低壓繼電器的整定值：高壓斷開壓力：調(diào)彈簧7；低壓繼電器上下限的調(diào)整：彈簧4和2；調(diào)節(jié)低壓主調(diào)彈簧4預(yù)緊力：吸入壓力的上、下限（接通、切斷壓力）同時改變，其差值（幅差）不變；

調(diào)節(jié)低壓幅差彈簧2預(yù)緊力：吸入壓力下限值改變，上限值不變（幅差改變、預(yù)緊拉力增加，下限值降低，幅差增加）四、溫度繼電器用溫度作為控制信號的一種電開關(guān),常被用來控制供液電磁閥的電路通斷，以使冷庫的溫度得以保持在給定的范圍。圖11－32Danfoss公司RT型溫度繼電器：向上向下返回退出播放放映調(diào)節(jié)幅差調(diào)節(jié)螺母13：在斷開溫度一定時，可以改變接通溫度（即上限值），也即斷開與接通溫度之差值。調(diào)節(jié)旋鈕8：可改變溫度繼電器的接通及斷開值，但不改變上下限的幅差。調(diào)節(jié)彈簧1張力越大，斷開及接通溫度值越高。幅差螺母位置既定時，調(diào)節(jié)旋鈕8實(shí)際上使控制溫度上、下限同時改變。溫度繼電器安裝應(yīng)注意的事項(xiàng)：1）安裝位置溫度較控制溫度高；2）溫包位置適當(dāng)；3）毛細(xì)管處溫度不應(yīng)低于溫包；…五、壓差繼電器亦稱油壓差繼電器：以壓力差作為控制信號的電開關(guān)，用來在壓縮機(jī)滑油泵排、吸兩端的壓差低于某一調(diào)定位時，自動切斷壓縮機(jī)電路，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)性停車。

復(fù)位—啟動—正?；蚬收贤C(jī)向上向下返回退出播放放映六、電磁閥用電磁力啟閉的閥門。在制冷裝置中它常被用作由溫度繼電器控制的供液電磁閥。有時也用在滑油分離器的自動回油管路或其他場合。按工作原理分：1．直接作用式電磁2．間接作用式電磁閥1．直接作用式電磁特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，但這種電磁閥的啟閥力小，一般只用于閥孔通徑為3mm，接管直徑不大于10～12mm的場合。如下圖向上向下返回退出播放放映2．間接作用式電磁閥特點(diǎn)：啟閉動作雖不如直接作用式靈敏，但啟閉比較平穩(wěn)，沖擊力小，啟閥力較大，所以適用于大口徑的場合。如下圖向上向