船舶制冷幻灯片 section7

船舶制冷幻灯片§11—7制冷装置的自动化元件

①热力膨胀阀、②高压继电器、③低压继电器、④温度继电器、⑤油压差继电器、⑥电磁阀、⑦蒸发压力调节阀、⑧水量调节阀等。一、热力膨胀阀

Thermostaticexpansionvalve作用：节流降压；同时，还能根据蒸发器出口处制冷器过热度大小自动调节供液量，使制冷剂到蒸发器出口时能全部气化并维持一定过热度，避免过量供液，又保证蒸发器的传热面积得到充分利用。向上向下返回退出播放放映1．内平衡式热力膨胀阀的结构和工作原理（1）结构热力头节流元件过热度调整机构阀体（2）工作原理p1=p0+psp0≈p’0蒸发器出口过热度(t’1-t’0)≈与p1、p0相对应的饱和温度差，与ps有关。A饱和EE过热F图11－39内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀存在的问题？蒸发器内部阻力较大时，压力和温度下降，出口过热度增加，使过热段增长，蒸发器换热面不能充分利用。适用于小制冷量，小压降的情况。压力随温度的变化曲线向上向下返回退出播放放映向上向下返回退出播放放映针阀的预紧弹簧的预紧力变化？关闭（静止）过热度的变化2-8℃AB段为直线—工作段BC段为曲线定义：

静止过热度或关闭过热度：使膨胀阀刚好回到关闭位置时的过热度；工作过热度：膨胀阀处于某一开度所对应的过热度；

过热度变化量：膨胀阀从额定开度到全关位置过热度的变化值；我国规定将过热度变化量为４℃时阀的开度定为额定开度。分析：关闭过热度不宜大也不宜小？1）阀关闭严密，关闭过热度应；2）防止起动时发生液击，关闭过热度应；3）充分利用蒸发器的换热面积，关闭过热度应；向上向下返回退出播放放映图11－42外平衡式热力膨胀阀2．外平衡式热力膨胀阀的结构和工作原理(1)结构（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图11－43外平衡式热力膨胀阀工作原理图热力膨胀阀的工作性能：1）控制供液量的调节过程是波动的；关闭过热度不可太小。时间流量-蒸发器的实际需要量-实际供液量2）并不能保持蒸发器出口过热度恒定不变，而只能使之不低于关闭过热度；3）感温包与制冷剂同介质时，控制的过热度将随蒸发温度而变化。Pt℃PsPs⊿t⊿t’选用内平衡式或外平衡式热力膨胀阀的原则：①如果冷剂在蒸发盘管中的流动压力损失较大，则可以采用外平衡式结构；

②同样大小的蒸发器用于高温库时可选用内平衡式膨胀阀，而用于低温库则可能需选用外平衡式。3．热力膨胀阀的容量和选配

1）热力膨胀阀的容量Q：阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。（该参数是选配阀的依据）Q=G·qo=C·A·（2ρ△p）1/2·qoG-通过膨胀阀的制冷剂流量kg/s;

qo-蒸发器中制冷剂的焓值增量KJ/Kg;

A-阀的流通截面积m2;△p-阀前后的压力差Pa;

ρ-阀入口处制冷剂的密度Kg/m3;C-流量系数，R12为0.75～0.85；R22为0.7； R717为0.5～0.6。膨胀阀容量大小首先取决于:

①阀的型号：有不同的流通截面积A；②型号既定的膨胀阀，其容量取决于制冷剂性质和工况条件（阀前后压力差、蒸发温度和阀前液体过冷度），它们会影响G和qo的大小。解释：①膨胀阀的名义容量：指在名义工况下的容量。

②名义容量-“冷吨”：1冷吨约相当于3000kcal／h或3.5kw。③名义工况：我国规定对制冷用R12、R22热力膨胀阀的名义工况是：t0=5℃，tK=40℃，阀进口制冷剂液体温度为38℃，通过阀的压降R12为0.41MPa，R22为0.69MPa。2）膨胀阀的选配根据蒸发器设计的蒸发温度、制冷量以及使用时冷凝温度的下限按管路条件计算出膨胀阀前后的压差，再根据阀的容量表，使所选用的容量稍大于蒸发器制冷量即可。膨胀阀容量选得过小产生后果即使阀全开也供液不足，蒸发器的能力不能充分发挥，会使蒸发压力，制冷量，吸气过热度。膨胀阀容量选得过大产生后果阀工作时开度过小，不仅冲蚀严重，而且阀的工作不稳定。膨胀阀工作时的开度以不小于额定开度的一半为宜，其容量应比蒸发器制冷量稍大，而最大不超过后者的二倍。当蒸发器制冷量变动范围太大时，可并联容量不同的两个膨胀阀，切换或并联使用。船用制冷装置冷却水温度变化很大。在寒冷水域冷凝压力可能会过低，膨胀阀开足后流量也不够，容量可能会低到不能满足蒸发器需要，这时应减少冷却水量，以免PK过低。选择膨胀阀型号方法①了解适用的冷剂和蒸发温度范围；

②根据其所相连的蒸发器选定容量大小，并确定用内平衡还是外平衡式；

③考虑标准毛细管长度（1.5m或3m）够用否，必要时可要求厂方加长；

④有的膨胀阀进、出接口有直角式和直通式之分，可按需要选用

。4．热力膨胀阀的温包充注①液体式：充注水银、甲醇、甘油等；②气体式：充注1～3MPa的氮气；③部分充液式：非限压和限压式；④气体吸附式。（l）部分充液式温包

充以一部分低沸点液体，自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系（非线性关系）。充注的介质可以和制冷工质是同工质也可以是异工质；根据充注量多少，又分非限压式和限压式两种。①非限压式温包

充液量约占温包容积的70％～80％。各种温度范围内温包内皆保存有自由液面。当采用同工质充注时，在弹簧预紧力PS既定时，静止过热度△t随蒸发温度tO下降而增大。p0,p1p0+pst0pΔtΔt’为了避免静止过热度变化太大，膨胀阀常作成不同型号，以适应不同蒸发温度范围。通常，空调用（-10〜＋10℃），一般冷藏用（-18〜＋2℃），低温冷藏用（-40〜-18℃）等。另外，采用异工质充注，以达到适用蒸发温度广。p0p0+pspt0ΔtΔt’p1图11－44充注工质不同对静止过热度的影响非限压式温包的热力膨胀阀的缺点：A、停机后，过热度为0，关闭力小，需装电磁阀起截止作用。

B、压缩机开机时，P0，但P1不会立即，阀开度，过热度，甚至可能带液。且电机负载，容易过载。

C、温包内充液量较多，热惯性，反应滞后。

D、若温包暴露在高温处，会使热力头中的压力过高。P1PsP0②限压式温包充注量较少，温包内的液体在选定的最高温度时能够全部气化。工作温度范围内，具有与非限压式同样的过热度控制特性；

当温度超过由充注量所确定的温度tmop时，其中的液体全部气化并过热，压力一温度曲线变得平坦（近似不变），故可用来限制蒸发器的最大工作压力(Maximumoperatingpressure)，这种阀叫作MOP阀。（图11-45）

A.可以防止电机起动过载。

B.阀关闭较严。

C.高温时能保护阀头内的弹性元件免受高压（除霜）。

D.热惯性较小。

E.温包的温度在热力头组件中应处最低。

F.应根据不同的用途（根据蒸发温度范围）选用合适的型号。P1PsP0（2）气体吸附式温包在这种温包中充入是固体吸附剂和能被吸附的气体。吸附剂对气体的吸附能力随温度变化：温度吸附能力温包内压力；温度吸附能力压力限制最高蒸发压力，不受阀和毛细管是否低温的影响；静止过热度随蒸发温度t0变化，故需分档；5.安装热力膨胀阀时，应注意的问题1）阀应尽量靠近蒸发器；2）限压式温包，阀和毛细管所处环境温度应比温包处高，且与温包相接处，毛细管应向上；3）温包应放在靠近蒸发器出口的水平管段；4）温包与管壁接触应良好；5）外平衡式热力膨胀阀，平衡管连接点应设在温包之后。6．热力膨胀阀的调试一般认为膨胀阀以调到蒸发器出口工作过热度为3～6℃为宜。当装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。蒸发器出口过热度的判断：①当蒸发器出口装有温度表和压力表时，温度读数与蒸发压力所对应饱和温度之差即为出口过热度。②一般只在压缩机吸口有温度计和压力表，这时可用吸气过热度来推断蒸发器出口过热度是否合适。多库并用一台压缩机时，最好依次使各库单独工作来鉴定。③如果吸气管上没有温度计，便只能按管壁结露、霜的情况来粗略估计过热温度。粗略估计过热温度方法：伙食冷库和低温冷藏舱制冷装置装有回热器时，吸气管应有发凉的感觉而一般常应结露；无气液换热器时，吸气管应有冰冷粘乎感觉或均匀地结有薄霜。低温库蒸发器表面应全面结有均匀薄霜。高温库蒸发器和空调制冷装置吸气管通常应发凉并结露。7.调试热力膨胀阀时应注意的问题1）调试时，装置应运转稳定；2）调整时，关闭过热度增减不超过0.5℃；3）调节有滞后，需十几分钟。二、电子膨胀阀按驱动方式分有：

电磁式〔图11－47〕和电动式〔图11－48〕两类。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点：可实现PID调节，过热度变化量几近于零，信号传送快，调节反应迅速，所需的最小稳定过热度，2℃甚至更低，蒸发器的利用率。阀本身有很好的线性流量特性，适用范围很宽。如用微机控制，采用反馈调节或前馈加反馈复合调节，可以与压缩机变频能量调节配合使用，即使负荷变动大而频繁，也能获得很好的调节品质。电子膨胀阀和热力膨胀阀的特性比较

比较的项目热力膨胀阀电子膨胀阀制冷剂与阀的选择由感温包充注决定不限制冷剂流量调节范围较大大流量调节机构阀开度阀开度流量反馈控制的信号蒸发器出口过热度蒸发器出口过热度调解对象蒸发器蒸发器蒸发器过热度控制偏差较小，但蒸发温度低时大很小流量调节特征补偿困难可以过热度调节的过渡过程特征较好优允许负荷变动较大，但不适合能量调节的系统很大，也适合能量调节的系统

三、压力继电器1.高压继电器2.低压继电器

向上向下返回退出播放放映图11-32船舶氟利昂伙食冷库制冷装置干燥器贮液器滑油分离器回热器压力继电器温度继电器1.高压继电器

在压缩机排出压力过高时，自动断开，停止压缩机的工作，仅起高压保护作用。2.低压继电器

在吸入压力降低到调定下限时断电停车，而当吸气压力回升至调定上限时又使压缩机通电。不仅能起防止吸气压力过低的保护作用，而且能根据需要自动控制压缩机启停。向上向下返回退出播放放映压缩机排出口压力HP，克服弹簧7的作用，角杠杆10逆时针转动，ac接通，压缩机停机，灯11灭，13亮压缩机吸入口压力LP，克服弹簧2,4的作用，角杠杆17顺时针转动，df接通，压缩机停机，灯14灭7241710111314高、低压继电器的整定值：高压断开压力：调弹簧7；低压继电器上下限的调整：弹簧4和2；调节低压主调弹簧4预紧力：吸入压力的上、下限（接通、切断压力）同时改变，其差值（幅差）不变；

调节低压幅差弹簧2预紧力：吸入压力下限值改变，上限值不变（幅差改变、预紧拉力增加，下限值降低，幅差增加）四、温度继电器用温度作为控制信号的一种电开关,常被用来控制供液电磁阀的电路通断，以使冷库的温度得以保持在给定的范围。图11－32Danfoss公司RT型温度继电器：向上向下返回退出播放放映调节幅差调节螺母13：在断开温度一定时，可以改变接通温度（即上限值），也即断开与接通温度之差值。调节旋钮8：可改变温度继电器的接通及断开值，但不改变上下限的幅差。调节弹簧1张力越大，断开及接通温度值越高。幅差螺母位置既定时，调节旋钮8实际上使控制温度上、下限同时改变。温度继电器安装应注意的事项：1）安装位置温度较控制温度高；2）温包位置适当；3）毛细管处温度不应低于温包；…五、压差继电器亦称油压差继电器：以压力差作为控制信号的电开关，用来在压缩机滑油泵排、吸两端的压差低于某一调定位时，自动切断压缩机电路，以实现保护性停车。

复位—启动—正常或故障停机向上向下返回退出播放放映六、电磁阀用电磁力启闭的阀门。在制冷装置中它常被用作由温度继电器控制的供液电磁阀。有时也用在滑油分离器的自动回油管路或其他场合。按工作原理分：1．直接作用式电磁2．间接作用式电磁阀1．直接作用式电磁特点：结构简单，但这种电磁阀的启阀力小，一般只用于阀孔通径为3mm，接管直径不大于10～12mm的场合。如下图向上向下返回退出播放放映2．间接作用式电磁阀特点：启闭动作虽不如直接作用式灵敏，但启闭比较平稳，冲击力小，启阀力较大，所以适用于大口径的场合。如下图向上向