車站冷熱源設備-節(jié)流裝置

節(jié)流機構2019年2月目錄專題引入1節(jié)流機構2總結3制冷主機循環(huán)四大部件：壓縮機冷凝器蒸發(fā)器節(jié)流機構專題引入四、節(jié)流機構節(jié)流機構的作用主要是：①對從冷凝器中出來的高壓液體制冷劑進行節(jié)流降壓；②根據系統(tǒng)負荷變化，調整進入蒸發(fā)器的制冷劑液體的數量。常用的節(jié)流機構有手動節(jié)流閥、浮球式節(jié)流閥、熱力膨脹閥及阻流式膨脹閥(毛細管)、熱電式膨脹閥等。它們的基本原理都是使高壓液態(tài)制冷劑受迫流過一個小過流截面，產生合適的局部阻力損失(或沿程損失)，使制冷劑壓力驟降，同時一部分液態(tài)制冷劑汽化，吸收潛熱，使節(jié)流后的制冷劑成為低溫低壓狀態(tài)。手動節(jié)流閥又稱手動調節(jié)閥或膨脹閥，和普通的截止閥在結構上的不同之處主要是閥芯的結構與閥桿的螺紋形式。普通截止閥的閥芯為一平頭，閥桿為普通螺紋，所以它只能控制管路的通斷和粗略地調節(jié)流量，難以調整在一個適當的過流截面積上以產生恰當的節(jié)流作用。節(jié)流閥的閥芯為針形錐體或帶缺口的錐體（如下圖），閥桿為細牙螺紋，所以當轉動手輪時，過流截面積可以較準確、方便地調整。1、手動節(jié)流閥手動節(jié)流閥的閥芯（a）針形閥芯；（b）具有V形缺口的閥芯手動節(jié)流閥開啟度的大小是根據蒸發(fā)器負荷的變化而調節(jié)的，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，會失去膨脹作用。因此它不能隨蒸發(fā)器熱負荷的變動自動適應調節(jié)，幾乎全憑經驗結合系統(tǒng)中的反應進行手工操作。目前它只裝設于氨制冷裝置中。四、節(jié)流機構2.1工作原理浮球節(jié)流閥又稱浮球調節(jié)閥，是一種自動調節(jié)的節(jié)流閥。利用一鋼制浮球為啟閉閥門的動力，靠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調節(jié)供液量，同時起節(jié)流作用。當容器內液面降低時，浮球下降，節(jié)流孔自行開大，供液量增加；反之，當容器內液面上升時，浮球上升，節(jié)流孔自行關小，供液量減少。待液面升至規(guī)定高度時，節(jié)流孔被關閉，保證容器不會發(fā)生超液或缺液的現象。四、節(jié)流機構2、浮球節(jié)流閥2.2結構形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調節(jié)。在氨制冷系統(tǒng)中廣泛應用一種低壓浮球閥。按液體在其中流通的方式，分直通式和非直通式兩種，如圖所示。四、節(jié)流機構四、節(jié)流機構非直通式的特點：閥座裝在浮球室外，經節(jié)流后的制冷劑不需要通過浮球室而沿管道直接進入容器。因此浮球室液面較平穩(wěn)，而且可以供液到蒸發(fā)器的任何部位，但結構與安裝均較復雜。直通式的特點：進入容器的全部液體制冷劑首先通過閥孔進入浮球室，然后再進入容器。結構和安裝簡單，但由于液體的沖擊作用引起浮球室的液面波動大，調節(jié)閥的工作不太穩(wěn)定，而且液體從殼體流入蒸發(fā)器，是依靠靜液柱的高度差，因此液體只能供到容器的液面以下。浮球節(jié)流閥(a)安裝示意圖；(b)工作原理圖目前我國冷凍機廠生產的浮球節(jié)流閥都是非直通式的。浮球節(jié)流閥在安裝時要求浮球室的氣體平衡管應接在筒身上，而不應接在液體分離器的吸氣管上。液體平衡管不應接在液體分離器與蒸發(fā)器之間的供液管上，也不應接在低壓循環(huán)貯液筒的氨泵吸液管上，以免浮球室內液面波動過大。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，最好把浮球節(jié)流閥適當降低一些。浮球節(jié)流閥的管路系統(tǒng)中一般應裝置液體過濾器(采用250孔／cm2的鋼絲網)，以保證進入浮球閥內的液體無雜質，避免閥門堵塞。此外還要裝設旁路手動節(jié)流閥，以便在浮球節(jié)流閥發(fā)生故障或清洗過濾器時仍可繼續(xù)供液。四、節(jié)流機構氟利昂制冷裝置中一般都采用熱力膨脹閥來調節(jié)進入蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑的流量，并將液體由冷凝壓力節(jié)流降壓到蒸發(fā)壓力。熱力膨脹閥按感應機構動力室中傳力零件的結構不同，可分為薄膜式和波紋管式兩種；按使用條件不同，可分為內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平衡熱力膨脹閥。四、節(jié)流機構3、熱力膨脹閥四、節(jié)流機構熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個基本設備之一。它實現從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時控制制冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個系統(tǒng)的運行性能。但是在實際工作中，熱力膨脹閥的運行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設備維護中的一個死角。而定期檢查和調整熱力膨脹閥，對制冷設備的運行壽命，節(jié)約能源，降低運行成本，卻有著重要的意義。熱力膨脹閥的工作過程分析熱力膨脹閥工作原理熱力膨脹閥是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。按照平衡方式不同，熱力膨脹閥分為外平衡式和內平衡式。在工業(yè)冷卻設備中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥由感應機構、執(zhí)行機構、調整機構和閥體組成。感應機構中充注氟利昂工質，感溫包設置在蒸發(fā)器出口處，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發(fā)器出口溫度后，使整個感應系統(tǒng)處于對應的飽和壓力Pb。該壓力將通過膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下方有調整彈簧的彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時有Pb=Pt+Po

。當蒸發(fā)器熱負荷增大時，出口過熱度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開啟增大，制冷劑流量按比例增加。反之，熱力膨脹閥開啟變小，制冷劑流量按比例減小。制冷設備是由熱力膨脹閥通過控制過熱度實現制冷系統(tǒng)的自我調整。四、節(jié)流機構熱力膨脹閥的工作原理控制目標：蒸發(fā)器出口過熱度驅動動力：感溫包內冷媒蒸汽壓力與蒸發(fā)壓力之差內平衡式用蒸發(fā)器入口壓力代表蒸發(fā)壓力外平衡式用蒸發(fā)器出口壓力代表蒸發(fā)壓力四、節(jié)流機構熱力膨脹閥實物圖四、節(jié)流機構熱力膨脹閥的工作原理

四、節(jié)流機構外平衡熱力膨脹閥的安裝四、節(jié)流機構為什么要控制蒸發(fā)器出口過熱度？（1）避免濕壓縮（2）避免過熱度過大，導致蒸發(fā)器相變換熱面積減小壓縮機吸氣比容過大，COP下降（3）調節(jié)冷媒流量以適應負荷需要四、節(jié)流機構熱力膨脹閥的安裝形式來自冷凝器往壓縮機過熱段內平衡式熱力膨脹閥感應薄膜閥體螺母閥座閥針調節(jié)桿座填料調節(jié)桿填料壓蓋螺母過濾器毛細管感溫包傳動桿彈簧傳動桿內平衡式熱力膨脹閥P彈簧＝PB－P0PB是過熱溫度下的冷媒飽和壓力PB閥體螺母閥座閥針調節(jié)桿座填料調節(jié)桿填料壓蓋螺母過濾器毛細管感溫包傳動桿P0P彈簧3.1內平衡式熱力膨脹閥脹閥外形圖內平衡式熱力膨脹閥的外形如圖所示。其結構一般都由閥體、閥座、閥針、調節(jié)桿座、調節(jié)桿、彈簧、過濾器、傳動桿、感溫包、毛細管、氣箱蓋和感應薄膜等組成，如圖所示。四、節(jié)流機構四、節(jié)流機構內平衡式熱力膨脹閥內平衡式熱力膨脹閥的結構四、節(jié)流機構感溫包里灌注氟利昂或其他低沸點的液體，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；毛細管是用直徑很小的銅管制成，其作用是將感溫包內由于溫度的變化而造成的壓力變化傳遞到動力室的波紋薄膜上去。波紋薄膜是由很薄的(0.1～0.2mm)合金片沖壓而成，斷面呈波浪形，有2～3mm的位移變形。波紋薄膜由于動力室中壓力變化而產生的位移通過其下方的傳動桿傳遞到閥針上，使閥針隨著傳動桿的上下移動而一起移動，以控制閥孔的開啟度。調節(jié)桿在系統(tǒng)調試運轉中，用以調整彈簧的壓緊程度來調整膨脹閥的開啟過熱度，系統(tǒng)正常工作后不可隨意調節(jié)且應擰上調節(jié)桿座上的帽罩，以防止制冷劑從填料處泄漏。過濾網安裝在膨脹閥的進液端，防止閥孔堵塞。四、節(jié)流機構內平衡式熱力膨脹閥的工作原理工作原理由圖可知，金屬波紋薄膜受三種力的作用：在膜片的上方，感溫包中液體(與其感受到的溫度相對應的)的飽和壓力P對膜片產生的向下推力P；在膜片的下方，受閥座后面與蒸發(fā)器相通的低壓液體對膜片產生一個向上的推力P0(制冷劑的蒸發(fā)壓力)；彈簧的張力W。此外，還有活動零件之間的摩擦力等因素構成的作用力，因為其值甚小，在分析時可以忽略不計。由以上分析可知，當三力處于平衡狀態(tài)，即滿足P＝P0+W時，膜片不動，則閥口處于一定的開啟度。而當其中任何一個力發(fā)生變化時，就會破壞原有的平衡，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。當外界情況改變，如由于供液不足或熱負荷增大，引起蒸發(fā)器的回氣過熱度增大時，則感溫包感受到的溫度也升高，飽和壓力P也就增大，因此形成P＞P0+W，這樣就會導致膜片下移，使閥口開啟度增大，制冷劑的流量也增大，直至供液量與蒸發(fā)量相等時達到另一平衡。反之，若由于供液過多或熱負荷減少，引起蒸發(fā)器的回氣過熱度減小，感溫包感受到的溫度也降低，則飽和壓力P也就減小，因此形成P＜P0+W，這樣就會導致膜片上移，閥口開啟度減小，制冷劑的供液量也就減少，直至與蒸發(fā)器的熱負荷相匹配為此。如此，利用與回氣過熱度相關的飽和壓力P的變化來調節(jié)閥口的開啟度，從而控制制冷劑的流量，實現自動調節(jié)。四、節(jié)流機構內平衡式熱力膨脹閥的工作原理另外，調節(jié)不同的彈簧張力W，便能獲得使閥口開啟的不同過熱度。一般希望蒸發(fā)器的過熱度維持在3～5℃的范圍內。四、節(jié)流機構3.2外平衡式熱力膨脹閥與內平衡熱力膨脹閥在結構上略有不同，其感應薄膜下部空間與膨脹閥出口互不相通，而是通過一根小口徑的平衡管與蒸發(fā)器出口相連，如圖所示。即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)器出口處的制冷劑壓力。這樣可以避免蒸發(fā)器阻力損失較大時的影響，把過熱度控制在一定的范圍內，使蒸發(fā)器傳熱面積充分利用。四、節(jié)流機構外平衡式熱力膨脹閥外平衡接頭感應薄膜外平衡式熱力膨脹閥入口調節(jié)機構應用：適用于蒸發(fā)器出入口壓力降大的情況：（1）蒸發(fā)盤管細長（2）通過分液器并聯(lián)多根盤管內、外平衡式熱力膨脹閥工作原理相同，只是適用的條件不同。在實際應用中，蒸發(fā)器壓力損失較小時，一般使用內平衡式熱力膨脹閥；壓力損失較大時(當膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口制冷劑的壓力降相應的蒸發(fā)溫度降低超過2～3℃時)，應采用外平衡式熱力膨脹閥。四、節(jié)流機構外平衡熱力膨脹閥與內平衡熱力膨脹閥的主要區(qū)別調節(jié)桿的形式等也有所不同有一個專用的外平衡管接頭，為引入外平衡壓力所用四、節(jié)流機構熱力膨脹閥的供液控制迄今為止，熱力膨脹閥仍是壓縮式制冷裝置中蒸發(fā)器制冷劑流量控制的主要元件。它在制冷裝置中的作用主要包括：a）使高壓常溫的制冷劑液體在經熱力膨脹閥時節(jié)流降壓，變?yōu)榈蛪旱蜏氐闹评鋭裾羝?進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內蒸發(fā)吸熱，從而達到制冷降溫的目的。b）按照感溫包感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽過熱度的變化，來改變膨脹閥的開啟度，自動調整流入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使制冷劑流量始終與蒸發(fā)器的熱負荷相匹配。c）通過熱力膨脹閥的控制，使蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸汽保持一定的過熱度，這樣即能保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又可以防止壓縮機出現液擊沖缸現象。四、節(jié)流機構從調節(jié)特性來分析，熱力膨脹閥屬于直接作用式比例調節(jié)器。熱力膨脹閥的自動控制原理四、節(jié)流機構3.安裝熱力膨脹閥時應注意的問題（1）首先應檢查膨脹閥是否完好，特別注意檢查感溫動力機構是否泄漏。（2）膨脹閥應正立式安裝，不允許倒置。（3）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(如下圖所示)。（4）當水平回氣管直徑小于25mm時，感溫包可扎在回氣管頂部；當水平回氣管直徑大于25mm時，感溫包可扎在回氣管下側45°處，以防管子底部積油等因素影響感溫包正確感溫。（5）外平衡膨脹閥的平衡管一般都安裝在感溫包后面100mm處的回氣管上，并應從管頂部引出，以防潤滑油進入閥內。（6）一個系統(tǒng)中有多個膨脹閥時，外平衡管應接到各自蒸發(fā)器的出口。四、節(jié)流機構四、節(jié)流機構感溫包的安裝點4.熱力膨脹閥的調整熱力膨脹閥安裝完畢后需要在調試時予以調整，使它能在規(guī)定的工況條件下執(zhí)行自動調節(jié)。所謂調整，就是調整熱力膨脹閥彈簧的壓緊程度。擰下底部的帽罩，用扳手順旋調節(jié)桿，使彈簧壓緊而關小閥門，蒸發(fā)壓力會下降。反旋調節(jié)桿，則蒸發(fā)壓力上升。調整熱力膨脹閥時，最好在壓縮機的吸氣截止閥處裝一只壓力表，通過觀察壓力表來判定調節(jié)量是否恰當。如果蒸發(fā)器離壓縮機甚遠，亦可根據回氣管的結霜或結露情況進行判別。在空調用的制冷裝置中，蒸發(fā)溫度一般在0℃以上，回氣管處應當結露滴水。但若結露直至壓縮機鄰近，則說明閥口過大，應調小一些，如果裝了回熱熱交換器，回熱器的回氣管出口處不應結露。相反，如果蒸發(fā)器的出口處不結露，則說明閥口過小，供液不足，應調大一些。四、節(jié)流機構熱電膨脹閥也稱電動膨脹閥。它是利用熱敏電阻的作用來調節(jié)蒸發(fā)器供液量的節(jié)流裝置。其基本結構以及與制冷系統(tǒng)的連接方式如下圖所示。熱敏電阻具有負溫度系數特性，即溫度升高，電阻減小。它直接與蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸氣接觸。在電路中，熱敏電阻與膨脹閥