中央 空调节流机构详解

1、制冷与空调技术制冷与空调技术节流机构节流机构节流机构节流机构1、节流机构的作用和工作原理、节流机构的作用和工作原理 工作原理：工作原理：当制冷剂液体通过一个小孔时，一当制冷剂液体通过一个小孔时，一部分部分静压力静压力转变为转变为动压力动压力，流速急剧增大，摩擦阻力增加，流速急剧增大，摩擦阻力增加，流体通过小孔时必须克服很大的流动阻力，静压下降，达流体通过小孔时必须克服很大的流动阻力，静压下降，达到降压目的到降压目的 作用有两点：作用有两点： 一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行一是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行降温降压降温降压； 二是根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体二是根

2、据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。的数量。节流机构节流机构2、常用的节流机构、常用的节流机构 毛细管、手动节流阀、热力膨胀阀、浮毛细管、手动节流阀、热力膨胀阀、浮球调节阀、节流孔板以及电子膨胀阀球调节阀、节流孔板以及电子膨胀阀节流机构节流机构手动调节阀手动调节阀 手动节流阀又称调节阀或膨胀阀，是最老式的节流手动节流阀又称调节阀或膨胀阀，是最老式的节流阀，多用于氨制冷装置，用手动方式调整阀孔的流通面阀，多用于氨制冷装置，用手动方式调整阀孔的流通面积来改变向蒸发器的供液量。积来改变向蒸发器的供液量。 节流机构节流机构手动调节阀手动调节阀 手动节流阀由手动节流阀由阀体阀体、阀芯阀芯、

3、阀杆阀杆、填料压盖填料压盖、上盖上盖和和手轮手轮等零件组成。等零件组成。1.手轮；手轮；2.上盖；上盖；3.填料函；填料函；4.阀体；阀体；5.阀芯；阀芯；6.阀杆；阀杆；7.填料压盖填料压盖 阀芯为阀芯为针型针型或或具有具有V型缺口型缺口的锥的锥体，阀杆采用细牙体，阀杆采用细牙螺纹，便于微量启螺纹，便于微量启闭阀芯。旋转手轮闭阀芯。旋转手轮时，阀门的开启度时，阀门的开启度缓慢地增大或减小，缓慢地增大或减小，保证了良好的调节保证了良好的调节性能。性能。 节流机构节流机构手动调节阀手动调节阀 手动节流阀开启的大小，需要操作人员手动节流阀开启的大小，需要操作人员频繁频繁地调节，地调节，以适应以适应

4、负荷的变化负荷的变化。通常开启度为。通常开启度为1/81/81/41/4圈圈，一般不，一般不超过一圈，超过一圈，开启度过大就起不到节流降压的作用开启度过大就起不到节流降压的作用。 手动节流阀现已大部分被自动节流机构取代，只有手动节流阀现已大部分被自动节流机构取代，只有氨制冷系统氨制冷系统或或试验装置试验装置中还在使用。在氟利昂制冷系统中还在使用。在氟利昂制冷系统中，手动节流阀作为备用阀安装在中，手动节流阀作为备用阀安装在旁通管路旁通管路上，以便自上，以便自动节流机构维修时使用。动节流机构维修时使用。 节流机构节流机构热力膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀普遍用于氟利昂制冷系统中，通过热力膨胀阀普遍用于

5、氟利昂制冷系统中，通过感感温机构温机构的作用，的作用，随蒸发器出口处制冷剂的温度变随蒸发器出口处制冷剂的温度变化而自动变化化而自动变化，达到调节制冷剂供液量的目的。，达到调节制冷剂供液量的目的。热力膨胀阀主要由阀体、感温包和毛细管组成热力膨胀阀主要由阀体、感温包和毛细管组成，适用于没有自由液面的蒸发器，如干式蒸发器。适用于没有自由液面的蒸发器，如干式蒸发器。按感应膜片平衡方式不同分按感应膜片平衡方式不同分（膜片下部的气体压（膜片下部的气体压力不同）力不同）内平衡式内平衡式外平衡式外平衡式节流机构节流机构热力膨胀阀热力膨胀阀 当制冷剂流经蒸发器的阻力当制冷剂流经蒸发器的阻力较小时，最好采用内平衡

6、式热力较小时，最好采用内平衡式热力膨胀阀；反之，当蒸发器阻力较膨胀阀；反之，当蒸发器阻力较大时，一般为超过大时，一般为超过0.03MPa时，时，应采用外平衡式热力膨胀阀。应采用外平衡式热力膨胀阀。节流机构节流机构内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀 由阀体、阀座、传动杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、由阀体、阀座、传动杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、连接管、膜片等部件组成连接管、膜片等部件组成 1.膜片；膜片；2、13.螺母；螺母；3.过滤网；过滤网；4.弹簧；弹簧；5.填料压盖；填料压盖；6.调节杆；调节杆；7.阀帽；阀帽；8.密封填料；密封填料；9.调节杆座；调节杆座；10.阀针；阀针；11

7、.阀座；阀座；12.感温包；感温包；14.阀体；阀体；15.传动杆；传动杆；16.连接管连接管 节流机构节流机构内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀 由阀体、阀座、传动杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、由阀体、阀座、传动杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、连接管、膜片等部件组成连接管、膜片等部件组成 节流机构节流机构内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀Pf：感温包内感温剂压力作感温包内感温剂压力作用在膜片上，使波纹膜片产用在膜片上，使波纹膜片产生一个向下的推力。生一个向下的推力。Fe：波纹膜片下面受到蒸发压：波纹膜片下面受到蒸发压力产生的力。力产生的力。蒸发器入口压力蒸发器入口压力Fs：通过阀座、传

8、动杆传递过：通过阀座、传动杆传递过来的弹簧力来的弹簧力冷凝压力作用在阀针上的力极冷凝压力作用在阀针上的力极小，可忽略小，可忽略 节流机构节流机构内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀工作过程：假设室内温度升高工作过程：假设室内温度升高室内温度室内温度TPfPf Pe +Ps膜片下移，阀孔开大膜片下移，阀孔开大 制冷剂量制冷剂量 室内温度室内温度Pf = Pe +Ps流入蒸发器的制冷剂量流入蒸发器的制冷剂量一定，恒温一定，恒温节流机构节流机构内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀内平衡式膨胀阀外形内平衡式膨胀阀外形内平衡式膨胀阀外形内平衡式膨胀阀外形制冷制冷剂进剂进口口制冷制冷剂出剂出口口感温感温包

9、包感温感温包包节流机构节流机构外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀a) 外平衡式热力膨胀阀结构b) 膨胀阀的安装与工作原理 1平衡管接头 2薄膜外室 3感温包 4薄膜内室 5膜片 6毛细管 7上阀体 8弹簧 9调节杆 10阀杆 11下阀体 12阀芯节流机构节流机构外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀 构造与内平衡式热力膨构造与内平衡式热力膨胀阀基本相似，但是其膜片胀阀基本相似，但是其膜片下方不与供入的液体接触，下方不与供入的液体接触，而是与阀的进、出口处用一而是与阀的进、出口处用一隔板隔开，在隔板隔开，在膜片与隔板之膜片与隔板之间引出一根平衡管连接到蒸间引出一根平衡管连接到蒸

10、发器的管路上发器的管路上。另外，调节。另外，调节杆的形式也有所不同。杆的形式也有所不同。 节流机构节流机构外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀 外平衡式热力膨胀阀的安装位置与工作原理外平衡式热力膨胀阀的安装位置与工作原理1.蒸发器；蒸发器；2.感温包；感温包；3.外部平衡管；外部平衡管；4.毛细管；毛细管；5.膨胀阀；膨胀阀；6.波纹膜片；波纹膜片；7.弹簧；弹簧；8.调节杆调节杆 F：感温包内感温剂压力：感温包内感温剂压力p作作用在波纹膜片上，使波纹膜用在波纹膜片上，使波纹膜片产生一个向下的推力。片产生一个向下的推力。F ：蒸发器出口蒸发压力：蒸发器出口蒸发压力p 作作用在波纹膜片下产生向上

11、的推用在波纹膜片下产生向上的推力力W：弹簧力弹簧力 若室温升高，蒸发器出口过热度增大，则感应温度上升，相应的感若室温升高，蒸发器出口过热度增大，则感应温度上升，相应的感应压力应压力p p增大，推力增大，推力F F也增大，这时也增大，这时F FF F + +W W，波纹膜片向下移，推动传，波纹膜片向下移，推动传动杆使膨胀阀孔开度增大，制冷剂流量增加，制冷量也增大，蒸发器出动杆使膨胀阀孔开度增大，制冷剂流量增加，制冷量也增大，蒸发器出口过热度相应地降低。口过热度相应地降低。 节流机构节流机构外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀节流机构节流机构外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀 外平衡式热力膨胀阀

12、的调节特性，基本上不受蒸外平衡式热力膨胀阀的调节特性，基本上不受蒸发器中压力损失的影响，可以改善蒸发器的工作条发器中压力损失的影响，可以改善蒸发器的工作条件，但结构比较复杂，安装与调试比较复杂，因此件，但结构比较复杂，安装与调试比较复杂，因此一般只有当膨胀阀出口至蒸发器出口的制冷剂压降一般只有当膨胀阀出口至蒸发器出口的制冷剂压降相应的蒸发温度降超过相应的蒸发温度降超过23时，才应用外平衡式时，才应用外平衡式热力膨胀阀热力膨胀阀。目前国内一般中小型的氟利昂制冷系。目前国内一般中小型的氟利昂制冷系统，除了使用分液器的蒸发器外，蒸发器的压力损统，除了使用分液器的蒸发器外，蒸发器的压力损失都比较小，所

13、以采用内平衡式热力膨胀阀较多。失都比较小，所以采用内平衡式热力膨胀阀较多。3 、毛细管毛细管是最简单的节流装置毛细管是一根有规定长度的直径很细的紫铜管，它的内径一般为0.52mm 毛细管中制冷剂压力及状态变化毛细管中制冷剂压力及状态变化 压力压力变化变化液体液体气体气体节流机构节流机构毛细管毛细管毛细管作节流装置的优点毛细管作节流装置的优点（1）毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便，）毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便，价格低廉价格低廉；（2）没有运动部件无噪音没有运动部件无噪音，本身不易产生故障和泄漏；，本身不易产生故障和泄漏；（3）具有自补偿的特点；）具有自补偿的特点；（4）制冷压缩机停止运转后

14、，制冷系统内的高压侧压力）制冷压缩机停止运转后，制冷系统内的高压侧压力和低压侧压力可迅速得到平衡，再次起动运转时，和低压侧压力可迅速得到平衡，再次起动运转时，减轻了减轻了再次启动电动机时的负荷再次启动电动机时的负荷节流机构节流机构毛细管毛细管节流机构节流机构毛细管毛细管缺点：缺点：调节性能差，当蒸发器的负荷变化时，不能很好地调节性能差，当蒸发器的负荷变化时，不能很好地适应。只有在设计工况下运行时，蒸发器的传热效果才能适应。只有在设计工况下运行时，蒸发器的传热效果才能充分发挥。如果蒸发压力下降，容易发生制冷剂液体进入充分发挥。如果蒸发压力下降，容易发生制冷剂液体进入压缩机的现象；如果蒸发压力上升

15、，则又会使蒸发器供液压缩机的现象；如果蒸发压力上升，则又会使蒸发器供液不足，降低系统制冷能力。不足，降低系统制冷能力。 节流机构节流机构毛细管毛细管 由于毛细管中制冷剂的流量与毛细管进出口压力由于毛细管中制冷剂的流量与毛细管进出口压力差关系很大，因而在无储液器时，要求充灌制冷剂的差关系很大，因而在无储液器时，要求充灌制冷剂的量很准确。制冷剂量过多或过少，都不能使制冷装置量很准确。制冷剂量过多或过少，都不能使制冷装置正常工作。因此，正常工作。因此，毛细管只适合用于蒸发温度变化范毛细管只适合用于蒸发温度变化范围很小的小型全封闭式制冷装置中围很小的小型全封闭式制冷装置中，一般用作，一般用作电冰箱、电

16、冰箱、空调器、空气降温机、低温设备空调器、空气降温机、低温设备和小型制冷装置上使和小型制冷装置上使用的节流元件。用的节流元件。 节流机构节流机构浮球调节阀浮球调节阀 浮球调节阀简称浮球调节阀简称浮球阀浮球阀，是根据液位变化进行流量控制是根据液位变化进行流量控制的调节阀，起着节流降压和控的调节阀，起着节流降压和控制液位的作用制液位的作用。它是一种自动。它是一种自动调节的节流阀，调节的节流阀，常用于常用于具有自具有自由液面的蒸发器（如壳管式、由液面的蒸发器（如壳管式、立管式及螺旋管式等）、气液立管式及螺旋管式等）、气液分离器和中间冷却器供液量的分离器和中间冷却器供液量的自动调节。目前主要用于自动调

17、节。目前主要用于氨制氨制冷装置冷装置中。中。节流机构节流机构浮球调节阀浮球调节阀浮球阀按所处的位置分为浮球阀按所处的位置分为低压浮球阀低压浮球阀和和高压浮球阀高压浮球阀两种。两种。高压浮球阀根据冷凝器或高压储液器中的液位变化调节向高压浮球阀根据冷凝器或高压储液器中的液位变化调节向蒸发器的供液量。蒸发器的供液量。高压浮球阀只适用于一个蒸发器的制冷高压浮球阀只适用于一个蒸发器的制冷机组机组，故现在已很少使用。，故现在已很少使用。低压浮球阀按低压浮球阀按制冷剂液体在其中的流通方式制冷剂液体在其中的流通方式可分为直通可分为直通式及非直通式两种。式及非直通式两种。 图图5.9低压浮球阀的结构示意及管路系

18、统图低压浮球阀的结构示意及管路系统图1.液体进口；液体进口；2.针阀；针阀；3.支点；支点；4.液体连接管；液体连接管；5.浮球；浮球；6.气体连接管；气体连接管；7.液体出口；液体出口；8.过滤器；过滤器；9.手动节流阀；手动节流阀；10.蒸发器或中冷器蒸发器或中冷器 节流机构节流机构浮球调节阀浮球调节阀1.液体进口；液体进口；2.针阀；针阀；3.支点；支点；4.液体连接管；液体连接管；5.浮球；浮球；6.气体连接管；气体连接管；7.液体出口；液体出口；8.过滤器；过滤器；9.手动节流阀；手动节流阀；10.蒸发器或中冷器蒸发器或中冷器 节流机构节流机构节流孔板节流孔板 在具有自由液面的蒸发器

19、中除了采用浮球调节阀作为在具有自由液面的蒸发器中除了采用浮球调节阀作为节流机构外，采用孔板节流机构也日趋增多。节流机构外，采用孔板节流机构也日趋增多。 节流孔板装置的工作原理节流孔板装置的工作原理 节流机构节流机构电子膨胀阀电子膨胀阀 常规的热力膨胀阀在制冷系统中存在的问题：常规的热力膨胀阀在制冷系统中存在的问题：1、流量调节对过热度响应滞后，特别是在系统启动、流量调节对过热度响应滞后，特别是在系统启动 和负荷突变时和负荷突变时2、低蒸发温度下，蒸发温度不稳定，制冷系统效率下降、低蒸发温度下，蒸发温度不稳定，制冷系统效率下降3、制冷剂流量调节范围小、制冷剂流量调节范围小4、允许负荷变动小，不适

20、用于能量调节系统、允许负荷变动小，不适用于能量调节系统5、蒸发器出口过热度偏差较大、蒸发器出口过热度偏差较大 电子膨胀阀电子膨胀阀近年国内外新开发的产品。电子式膨胀阀为快速型，近年国内外新开发的产品。电子式膨胀阀为快速型，应用在智能控制的变频式空调器中。应用在智能控制的变频式空调器中。电子膨胀阀的优点是：电子膨胀阀的优点是：流量调节范围大；流量调节范围大；控制精度高；控制精度高；适用于智能控制；适用于智能控制；能适用于高效率的制冷剂流量的快速变化。能适用于高效率的制冷剂流量的快速变化。节流机构节流机构电子膨胀阀电子膨胀阀节流机构节流机构电子膨胀阀电子膨胀阀 电子膨胀阀的开度可以和压缩机的转速相

21、适应，使蒸电子膨胀阀的开度可以和压缩机的转速相适应，使蒸发器的能力得到最大限度的发挥，实现空调制冷系统的最发器的能力得到最大限度的发挥，实现空调制冷系统的最佳控制。使用电子膨胀阀可以提高佳控制。使用电子膨胀阀可以提高变频压缩机的能量效率变频压缩机的能量效率，实现温度的快速调解，提高系统的季节能效比。实现温度的快速调解，提高系统的季节能效比。对大功率对大功率变频空调，必须采用电子膨胀阀为节流元件。变频空调，必须采用电子膨胀阀为节流元件。 电子膨胀阀的结构由电子膨胀阀的结构由检测、控制、执行三部分组成检测、控制、执行三部分组成，按驱动方式可分为按驱动方式可分为电磁式和电动式电磁式和电动式，电动式又

22、分为，电动式又分为直动型直动型和减速型和减速型。目前使用最多的是四极步进电动机驱动的电子。目前使用最多的是四极步进电动机驱动的电子膨胀阀。膨胀阀。节流机构节流机构电子膨胀阀电子膨胀阀电磁式膨胀阀 (a)结构图 (b)流量特性1-柱塞弹簧 2-柱塞 3-线圈 4-阀座 5-入口6-阀杆 7-阀针 8-弹簧 9-出口 电磁线圈通电前，针阀处于全开位置；通电后，由于电磁力电磁线圈通电前，针阀处于全开位置；通电后，由于电磁力的作用，由磁性材料制成的柱塞被吸引上升，与柱塞连成一体的的作用，由磁性材料制成的柱塞被吸引上升，与柱塞连成一体的针阀开度变小。针阀的位置取决于施加在线圈上的控制电压针阀开度变小。针

23、阀的位置取决于施加在线圈上的控制电压(线线圈电流圈电流)。因此，可以通过改变控制电压来调节膨胀阀的流量。因此，可以通过改变控制电压来调节膨胀阀的流量。节流机构节流机构电子膨胀阀电子膨胀阀电动式膨胀阀的结构和流量特性电动式膨胀阀的结构和流量特性 （a）、（）、（b） 直动型直动型 （c）、（）、（d） 减速型减速型1转子转子 2线圈线圈 3阀杆阀杆 4针阀针阀 5减速齿轮减速齿轮 6入口入口 7出口出口 节流机构节流机构电子膨胀阀电子膨胀阀 电动式膨胀阀用电动机驱动。目前使电动式膨胀阀用电动机驱动。目前使用最多的是四相脉冲电动机驱动。电动机用最多的是四相脉冲电动机驱动。电动机直接带动针阀的为直接带动针阀的为直动