課程大綱

完成本單元后，您將

· 了解膨脹裝置的功能。 

· 了解膨脹裝置的不同類(lèi)型。

·  了解過(guò)熱度和過(guò)冷度在膨脹裝置中的作用。

· 了解熱力膨脹閥的功能。

· 熟悉閥門(mén)感溫包的充注類(lèi)型。

1膨脹裝置—功能概述

膨脹裝置能限制液態(tài)制冷劑流出冷凝器，產(chǎn)生從高冷凝壓力至低蒸發(fā)器壓力的壓降，從而使溫度下降。

膨脹裝置可控制液態(tài)制冷劑注入蒸發(fā)器。

2膨脹裝置—類(lèi)型

制冷系統(tǒng)使用的膨脹裝置分為固定流口和可變流口兩種。

固定流口的流道橫截面積是固定不變的，而可變流口的流道橫截面積隨著質(zhì)量流量的變化而變。

固定和可變流口的膨脹閥有：

3膨脹裝置—毛細(xì)管 

毛細(xì)管是一條細(xì)長(zhǎng)的管子，整條管子的直徑相同，用于 1：1 制冷系統(tǒng)（即一臺(tái)壓縮機(jī)和一個(gè)蒸發(fā)器）。

“毛細(xì)管”一詞其實(shí)并不準(zhǔn)確，因?yàn)樵诿?xì)管的制冷應(yīng)用中，表面張力并不重要。

制冷劑毛細(xì)管的內(nèi)管直徑通常為 0.5 mm 至 3 mm，長(zhǎng)度為 1.0 m 至 6 米。

降低壓力

壓力下降毛細(xì)管內(nèi)部壓力下降的原因是：

摩擦導(dǎo)致的壓降使液態(tài)制冷劑開(kāi)始蒸發(fā)，因而形成液體和蒸 氣的混合物。

液體-蒸氣混合物的增加會(huì)進(jìn)一步限制流量 ——從而控制流經(jīng)毛細(xì)管的制冷劑的量。對(duì)于給定的管長(zhǎng)和 管徑，摩擦力是恒定的，因此液體是在毛細(xì)管壓差的作用下 流經(jīng)毛細(xì)管。

優(yōu)點(diǎn)

1、價(jià)格低廉，不含活動(dòng)零件，因而無(wú)需維護(hù)。

2、毛細(xì)管能在冷凝器和蒸發(fā)器之間達(dá)成壓力平衡，使壓縮機(jī)可以軟啟動(dòng)。

3、非常適用于采用密封式壓縮機(jī)的系統(tǒng)——此類(lèi)系統(tǒng)采用精確充注和工廠裝配。 

缺點(diǎn)

1、無(wú)法根據(jù)流動(dòng)狀況的變化自行調(diào)節(jié)，因而無(wú)法對(duì)環(huán)境溫度及負(fù)荷的每天變化和季節(jié)性變化做出響應(yīng)。因此其系統(tǒng)效率通常低 于設(shè)計(jì)工況。

2、管孔狹小，容易阻塞，裝配時(shí)需要倍加小心。應(yīng)當(dāng)在毛細(xì)管前端裝一個(gè)干燥過(guò)濾器，以防止水汽或其他固體顆粒進(jìn)入。

3、停機(jī)期間，蒸發(fā)器可能被注滿，液體可能流向壓縮機(jī)，使壓縮機(jī)在啟動(dòng)時(shí)受損。因此對(duì)于毛細(xì)管系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，充注量必須非常精確。此外，它只適用于密封式壓縮機(jī)，因?yàn)榇祟?lèi)壓縮機(jī)不會(huì)泄漏，所以能精確充注。一般會(huì)在蒸發(fā)器后端裝一個(gè)儲(chǔ)液器，以防壓縮機(jī)發(fā)生液擊。

4、只適用于僅有一臺(tái)壓縮機(jī)和一個(gè)蒸發(fā)器的小型系統(tǒng)。

4膨脹裝置—自動(dòng)膨脹裝置 

自動(dòng)膨脹閥（AEV）又名恒壓膨脹閥，其作用是維持恒定壓 力，從而維持蒸發(fā)器溫度恒定。

通過(guò)噴嘴降低壓力。

 Pa - 大氣壓力

Ps - 彈簧壓力

 Pfs - 隨動(dòng)彈簧壓力（取決于設(shè)計(jì)）

Pe - 蒸發(fā)器壓力

 Pa Ps = Pfs Pe, 膜片不移動(dòng)。

 當(dāng)蒸發(fā)器壓力下降，Pa Ps > Pfs Pe 時(shí)，膜片向下移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)，讓更多制冷劑流入蒸發(fā)器。

 當(dāng)蒸發(fā)器壓力升高，Pa Ps < Pfs Pe 時(shí)，膜片向上移動(dòng)，閥門(mén)關(guān)閉，流入蒸發(fā)器的制冷劑減少。

5膨脹裝置—熱力膨脹閥

熱力膨脹閥是最通用的膨脹閥，也是商用制冷系統(tǒng)最常用的膨脹閥。

熱力膨脹閥在蒸發(fā)器出口處維持一定水平的過(guò)熱度，從而防止壓縮機(jī)發(fā)生液擊——一旦液態(tài)制冷劑流經(jīng)感 溫包所在的位置，它會(huì)試著關(guān)閉。

 Pb - 感溫包壓力

Ps - 彈簧壓力

 Pe - 蒸發(fā)器壓力

6膨脹裝置—電子膨脹閥

1、工作原理

1、溫度傳感器用于測(cè)量離開(kāi)蒸發(fā)器的過(guò)熱蒸氣的溫度。

2、壓力變送器用于測(cè)量蒸發(fā)器出口處的蒸發(fā)器壓力?？?/span> 制器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成制冷劑的飽和溫度測(cè)量值。

3、然后用過(guò)熱蒸汽溫度減去飽和溫度，以求得過(guò)熱度。

4、控制器通過(guò)調(diào)節(jié) PWM（脈寬調(diào)制）來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)，以便精確控制制冷劑流量，達(dá)到過(guò)熱度的預(yù)設(shè)值。

7詳解熱力膨脹閥

熱力膨脹閥的核心是一個(gè)感溫元件（1），它通過(guò)一個(gè)膜片與閥體（2）隔開(kāi)。

 閥體內(nèi)的其他主要元件有過(guò)濾器（3）、彈簧（4）和流口組件（5）。

一條毛細(xì)管將元件和感溫包（6）連接起來(lái)。

工作原理

熱力膨脹閥在三種基本壓力的作用下工作：

P1：感溫包壓力，它作用于膜片上側(cè)，方向與閥的開(kāi)啟方 向一致。

P2：蒸發(fā)壓力，它作用于膜片下側(cè)，方向與閥的關(guān)閉方向 一致。

P3：彈簧壓力，它同樣作用于膜片下側(cè)，方向與閥的關(guān)閉 方向一致。

膨脹閥發(fā)揮調(diào)節(jié)作用時(shí)，膜片一側(cè)的感溫包壓力（P1）等 于另一側(cè)蒸氣壓力（P2）與彈簧力（P3）之和。彈簧的作用是設(shè)定流口開(kāi)啟前感溫包壓力需要克服的最小阻力。主彈簧的作用是設(shè)定感溫包壓力為了打開(kāi)閥門(mén)而需要克 服的最小阻力/壓力。

8內(nèi)平衡與外平衡

正如我們?cè)谇懊鎺醉?yè)看到的那樣，膨脹閥在三種基本壓力的作 用下工作：感溫包壓力（Pb）、平衡口壓力（Pe）和彈簧壓力（Ps）。

平衡口壓力是閥門(mén)感應(yīng)到的蒸發(fā)器壓力。這適用于壓力及壓力/溫度可變的膨脹裝置。

將蒸發(fā)壓力傳遞到閥膜片的方法有兩種：

1. 內(nèi)平衡。

2. 外平衡。

內(nèi)平衡——在內(nèi)部將蒸發(fā)器壓力傳遞到膜片。

外平衡——蒸發(fā)器壓力從蒸發(fā)器出口經(jīng)外部連接傳遞到膜片。

*注意：delta t 為 10 k（介質(zhì)溫度 – 蒸發(fā)溫度）。若蒸發(fā)器的壓降較高，應(yīng)當(dāng)使用帶外平衡的膨脹閥。也就是說(shuō)，帶有分液頭的系統(tǒng)必須使用外平衡的膨脹閥。

9過(guò)熱度與過(guò)冷度

1、過(guò)熱度

所謂過(guò)熱度，是指在感溫包處測(cè)得的制冷劑蒸氣溫度 高出其露點(diǎn)溫度的度數(shù)。

 過(guò)熱度的測(cè)量方法：在盡可能靠近感溫包的位置測(cè)量 蒸發(fā)壓力，并將讀數(shù)換算成溫度，然后用感溫包處測(cè) 得的實(shí)際溫度減去該溫度。

過(guò)熱度的單位是 Kelvin（K）或 °C。

過(guò)熱度對(duì)于膨脹閥的正常工作起著舉足輕重的作用。 閥門(mén)的作用就是讓過(guò)熱度保持恒定。TEV 的主要作 用是控制過(guò)熱度，而過(guò)熱度也會(huì)調(diào)節(jié) TEV 的開(kāi)度， 從而實(shí)現(xiàn)閉合回路控制。

2、過(guò)冷度

所謂過(guò)冷度，是指在液體管路中同一位置測(cè)得的泡點(diǎn)溫度與液體溫度之差。

 過(guò)冷度的單位是 Kelvin（K）或 °C。

膨脹閥入口處的過(guò)冷度至少要達(dá)到2 K，以確保 熱力膨脹閥無(wú)故障地工作。

為了防止膨脹閥前端的制冷劑中出現(xiàn)氣泡，制冷劑的過(guò)冷度必不可少。

制冷劑中的氣泡會(huì)降低膨脹閥的性能，從而減少供給蒸發(fā)器的液體。

10熱力膨脹閥充注

熱力膨脹閥使用的充注有四種：

1、通用充注

(標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)時(shí)間)

2、MOP 充注

(反應(yīng)時(shí)間非?？?/span>)

3、 帶壓載物的 MOP 充注

(較通用充注稍慢)

4、吸附充注

(反應(yīng)時(shí)間慢)

11其他膨脹裝置

文  /   小泥巴