制冷系统中节流机构的工作原理及应用

1、制冷系统中节流机构的工作原理及应用摘要：进入蒸发器、中间冷却器的制冷剂液体量，应与设备本身所需蒸发的液体量相适应，否则会出现满液或缺液现象。所以，应随时调节向蒸发器的供液量。作为制冷循环的四大部件之一，节流装置在系统中起着非常关键的作用，通过选择应用合适的节流机构与制冷系统匹配是整个制冷设备降低能耗的重要一环。本文主要对节流机构的类型及工作原理进行介绍。关键词：节流机构 制冷匹配 降低能耗 工作原理进入蒸发器、中间冷却器的制冷剂液体量，应与设备本身所需蒸发的液体量相适应，否则会出现满液或缺液现象。所以，应随时调节向蒸发器的供液量。节流装置在系统中起着非常关键的作用，通过选择应用合适的节流机构与

2、制冷系统匹配是整个制冷设备降低能耗的重要一环。本文主要对节流机构的工作原理进行介绍。节流机构的工作原理是制冷工质流过阀门时流动截面突然收缩，流体流速加快，压力下降，压力下降的大小取决于流动截面收缩的比例。节流机构的作用：1、节流降压。当常温高压的制冷剂饱和液体流过节流阀，变成低温低压的制冷剂液体并产生少许闪发气体。进而实现向外界吸热的目的。2、调节流量：节流阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。当蒸发器热负荷增加时阀开度也增大，制冷剂流量随之增加，反之，制冷剂流量减少。3、控制过热度：节流机构具有控制蒸发器出口

3、制冷剂过热度的功能，既保持蒸发器传热面积的充分利用，又防止吸气带液损坏压缩机的事故发生。4、控制蒸发液位：带液位控制的节流机构具有控制蒸发器液位的功能，既保持蒸发器传热面积的充分利用，又防止吸气带液降低吸气过热度。若节流机构向蒸发器的供液量与蒸发负荷相比过大，部分液态制冷剂一起进入压缩机，引起湿压缩或冲缸事故。相反若供液量与蒸发器负荷相比太少，则蒸发器部分传热面积未能充分发挥其效能，甚至会造成蒸发压力降低，而且使制冷系统的制冷量降低，制冷系数减小，制冷装置能耗增大。节流机构流量的调节对制冷装置节能降耗起着非常重要作用。调节的方法有自动调节和手动调节。自动调节主要有浮球阀、蒸发压力调节阀及热力膨

4、胀阀、浮球阀+主节流阀等。一、 手动节流调节阀是最老式的节流阀，其外形与普通截止阀相似。它由阀体、阀芯、阀杆、填料压盖、上盖、手轮和螺栓等零件组成。与截止阀不同之处在于它的阀芯为针型或具有V形缺口的锥体，而且阀杆采用细牙螺纹。当旋转手轮时，可使阀门的开启度缓慢地增大或减小，以保证良好的调节性能。手动节流阀开启的大小，需要操作人员频繁地调节，以适应负荷的变化。通常开启度为1/81/4圈，一般不超过一圈，开启度过大就起不到节流（膨胀）的作用。 二、 浮球阀：浮球阀主要用于由自由液面的立式、卧式、壳管式蒸发器以及液气分离器、中间冷却器的供液量制动调节上。它通过浮球室内浮球的浮起与下降，自动打开或关闭

5、阀门，来维持容器内的液面大致恒定。它一般安装在容器外，是一种有独立浮球室的浮球阀。若浮球室带有观察孔，还可随时了解液面浮球状态。浮球室的上端用气体连接管与蒸发器上部相连，下端用液体连接管与蒸发器液体部分相连。浮球室室的液面高度与蒸发器的液面高度相同。液面升高后，浮球升起，关闭阀口或减小开度；反之，浮球下降，阀口开度加大，增大供液量。三、 蒸发压力调节阀：由于蒸发压力的蒸发温度与被冷却物体之间存在一定的传热温差，所以蒸发器的蒸发温度应比被冷却无得温度低。要使被冷却物的温度下降，必须降低蒸发温度。如果各冷藏库的温度不同，要维持各自相应的蒸发温度，又要控制各冷藏库蒸发器的出口压力与制冷机吸气压力相同

6、，必须使用蒸发压力调节阀，以调节蒸发器出口压力。蒸发压力调节阀被安装在各冷却系统的蒸发器出口管道上，由调节阀的入口压力来控制阀口开度，使各冷藏库在各自不同的蒸发压力下，有一个相同的制冷机吸气压力。当蒸发器的负荷减少或冷凝压力下降、制冷机的制冷量超过蒸发器负荷时，蒸发压力将低于规定值。安装蒸发压力调节阀后，可相应减少吸气量，维持蒸发压力不变。四、 膨胀阀是制冷系统的重要部件，其作用是调节制冷剂流量，使蒸发器的产冷量与需冷量相适应，从而保证蒸发器出口合适的过热度，压缩机不走潮车。此外膨胀阀还起到节流降压作用，以保证冷凝器、蒸发器各有合适的工作压力。其中最常见的热力膨胀阀。它分为内平衡和外平衡式两种

7、。（一）内平衡式热力膨胀阀是由感温包、毛细管、阀座、调节杆、阀体等组成。感温包、毛细管和感应薄膜互相连通，构成一个封闭系统。感温包内充注制冷剂液体或其他介质，用它来感受蒸发器出口温度变化。毛细管把感温包内的压力传至薄膜上部。薄膜是由一块很薄的（0.1-0.2毫米）合金片冲压而成，断面呈波浪形，在受力后弹性变形性能良好。当蒸发器的供液量相对于蒸发器负荷来说显得较少时，蒸发器出口的气体过热度正大，因而使感温包中蒸汽或气体的温度升高，压力增大，使膜片向下弯曲，经过传动杆弹簧压缩，因而阀座孔开大，供液量增加；反之，当供液量 过多时，出口气体的过热度减小，感温系统中压力降低，一旦弹簧力大于感应机构的压力

8、，就将阀针上推，阀孔关小，供液量便随之减小。(二)外平衡式热力膨胀阀，它的膜片下方不与供入的制冷剂液体接触，而是作为一个空腔、利用一个专用的外平衡接管，使引入的平衡压力直接作用于感应薄膜下部。这种膨胀阀的特点是，调节不受蛇形管中流动阻力所引起的压差的影响，且结构稍复杂些。五、浮球+主节流阀：浮球+主节流阀是用于具有自由液面的蒸发器，如卧式满液式蒸发器的供液量的自动调节。由于这种满液式蒸发器，制冷剂在管外蒸发，循环水在管内流动。所以对制冷剂的控制方式与干式的截然不同。它必须将制冷剂液面控制在一定程度上。如果液面太低，吸气过热度要加大，而且润滑油也不容易返回制冷机；如果液面太高，则容易引起回液。一

9、般通过浮球调节阀的调节作用，在蒸发器中可以保持大致恒定的液面。浮球阀有一个铸铁的外壳，用液体连接管与气体连接管分别与被控制的蒸发器的液体和蒸气两部分相连接，因而浮球阀壳体的液面与蒸发器内的液面一致。当蒸发器内的液面降低时，壳体内的液面也随之降低，浮子落下，阀针便将孔口开大，则浮球阀出液量增大，浮球阀出液量形成的阀芯上部压力减小，主膨胀阀芯上部压力(包括主膨胀阀芯上部弹簧力和浮球阀出液量形成的压力) 减小，当主膨胀阀芯下部高压大于阀芯上部压力时，则推动主阀芯向上移动，增大阀的开启量，主膨胀阀供液量增大；反之主膨胀阀供液量减小。浮球阀出液量与主膨胀阀芯上下的压差形成比例关系，调节供液量的大小，当壳

10、体内的液面上升到浮子上限位时，阀针便将孔口关闭，主膨胀阀芯上部压力大于主膨胀下部压力，主膨胀阀关闭且停止供液，此时蒸发器液位不再上升，这既可以防止蒸发液位过高引起湿压缩，又保证蒸发器的供液量与蒸发负荷相匹配。由于主膨胀阀芯上部弹簧是按标准工况设计的，因此机组在标准工况下，机组满负荷或变负荷运行均维持较高的COP值。但在小压差工况下，冷凝压力降低，主膨胀阀芯下部高压降低，阀芯下部高压相对于阀芯上部弹簧力偏小，使主阀开度偏小，供液量偏少，导致达到需要的蒸发液位要有一段滞后的时间，系统制冷系数减小，制冷装置能耗增大，在变负荷下同样如此。 物品从冷却至冻结，如果制冷机全载工作，可缩短运转时间，但负荷变动很大。因此，必须选择相应的节流机构， 在不同工况、不同