空调用制冷技术节流机构

空调用制冷技术1蒸气压缩制冷1.5节流机构Throttle1.5.1作用1.5.2种类、原理、特点及应用教学要求教学重点教学难点1蒸气压缩制冷1.5节流机构基本要求熟悉手动膨胀阀、浮球调节阀、热力膨胀阀的工作原理、调节特性；了解毛细管的结构和工作原理。教学重点手动膨胀阀、浮球调节阀、热力膨胀阀的工作原理、调节特性。1蒸气压缩制冷1.5节流机构教学难点热力膨胀阀的工作原理、调节特性；热电膨胀阀的工作原理、调节特性；毛细管的工作原理。1蒸气压缩制冷1.5节流机构a）使高压常温的制冷剂液体在经节流机构时节流降压，变为低压低温的制冷剂湿蒸汽,进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。降温降压。b）调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。这样既能保证蒸发器传热面积的充分利用，又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。调节流量。节流现象1.5.1作用1蒸气压缩制冷1.5节流机构一、手动节流阀二、浮球节流阀三、热力膨胀阀四、热电膨胀阀五、毛细管1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（一）、结构一、手动节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（二）、原理（三）、特点（四）、应用与普通截止阀相似，只是阀芯为针形锥体或具有“V”形缺口的锥体。阀杆采用细牙螺纹，当旋转手轮时，可使阀门开度缓慢增大或减小，保证良好的调节性能。（一）、结构1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构一、手动节流阀（二）、原理基本原理：使高压液态制冷剂受迫流过一个小过流截面，产生合适的局部阻力损失(或沿程损失)，使制冷剂压力骤降，与此同时一部分液态制冷剂汽化，吸收潜热，使节流后的制冷剂成为低压低温状态。降温降压。

注意：管理人员根据蒸发器热负荷变化和其它因素的影响，利用手动方式不断地调整膨胀阀的开度。手动节流阀的工作现象1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构一、手动节流阀（三）、特点全凭经验进行操作，管理麻烦。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构一、手动节流阀（四）、应用目前，手动节流阀只是在氨制冷系统、试验装置或安装在旁路中作为备用节流机构（阀9）情况下还有应用。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构一、手动节流阀手动节流阀（四）、应用1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构一、手动节流阀（一）、结构高压浮球调节阀低压浮球阀二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（二）、原理（三）、特点（四）、应用（一）、结构浮球调节阀有直通式、非直通式两类，都是由浮球室和阀体组成。但是，直通式浮球调节阀的阀门机构在浮球室的内部，而非直通式浮球调节阀的阀门机构在浮球室的外部。二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（二）、原理直通式和非直通式浮球节流阀都是依靠浮球室中的浮球因液面的降低或升高，控制阀门的开启或关闭。浮球室装在蒸发器一侧，上、下用平衡管与蒸发器相通，保证二者液面高度一致，以控制蒸发器液面高度。它们的区别在于，直通式浮球调节阀供给的液体是通过浮球室和下部液体平衡管流入蒸发器；非直通式浮球调节阀的阀门机构在浮球室的外部，节流后的制冷剂不通过浮球室，而直接流入蒸发器。二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构高压浮球调节阀原理低压浮球调节阀原理

高压浮球调节阀根据冷凝器或高压贮液器中的液位变化，控制流向蒸发器的供液量。a)系统布置b）高压浮球阀SV与主阀PMFH的配置EVM-电磁导阀SV（H）-高压浮球阀PMFH-主阀1蒸气压缩制冷（二）、原理二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1.5节流机构低压浮球调节阀常直接和满液式蒸发器连通，按蒸发器液位的高低，调节从贮液器进到满液式蒸发器的制冷剂流量。a)系统布置b）低压浮球阀SV与主阀PMFH的配置EVM-电磁导阀SV（H）-低压浮球阀PMFH-主阀1蒸气压缩制冷（二）、原理二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1.5节流机构（三）、特点

直通式浮球调节阀，构造简单，但由于浮球室叶面波动大，浮球传递给阀芯的冲击力也大，故容易损坏。

非直通式浮球调节阀，浮球室液面稳定，但结构和安装要比直通式浮球调节阀复杂一些。二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（四）、应用目前，非直通式浮球调节阀应用比较广泛，主要应用于满液式蒸发器。阀型号额定容量/kWR717R22R134aR404AR12R502SV1254.73.93.73.13.4SV3641310.09.77.98.8SV型浮球阀的额定容量二、浮球节流阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热力膨胀阀有内平衡式热力膨胀阀和外平衡式热力膨胀阀两种。三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（一）、结构

内平衡热力膨胀阀由阀芯、阀座弹性金属膜片、弹簧、感温包及调整螺丝等组成。1、内平衡热力膨胀阀三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构2、外平衡热力膨胀阀

外平衡式热力膨胀阀的结构与内平衡式热力膨胀阀的结构基本相同，只是弹性金属膜片下部空间与膨胀阀出口不相通，而是通过一根小口径平衡管与蒸发器出口相通，这样，膜片下部承受蒸发器出口制冷剂的压力，从而消除了蒸发器内制冷剂流动阻力的影响。3、热力膨胀阀分配器（二）、原理内平衡热力膨胀阀的原理三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构1、内平衡热力膨胀阀1）当蒸发器负荷增加时，流量还来不及调节，汽化段缩短，过热段延长，出口过热度增加，这时，p3增大，p1＋p2<P3，膜片下移，开启度增加，流量增加，适应负荷需要，随着流量增加，p3减小，最终，p1＋p2=p3达到平衡。2）当蒸发器负荷减小时，流量还来不及调节，汽化段延长，过热段缩短，出口过热度减小，这时，p3减小，p1＋p2>p3，膜片上移，开启度减少，流量减少，适应负荷需要，随着流量减少，p3增大，最终，p1＋p2=p3达到平衡。2、外平衡热力膨胀阀1）采用内平衡式热力膨胀阀，tc=10ºc，过热度为7ºc；2）采用外平衡式热力膨胀阀，p3＝0.097+0.548＝0.645MPa,感温包感受出口温度为8ºc，过热度为5ºc。与内平衡式热力膨胀阀不同之处：若假设蒸发器压力降为0.036MPa，则pc=0.584-0.036=0.548MPa,饱和温度为3ºc，外平衡热力膨胀阀的原理（三）、特点当蒸发盘管较细或相对较长，或者多根盘管共用一个内平衡式热力膨胀阀，通过分液器并联时，因制冷剂流动阻力较大，将导致蒸发器出口制冷剂的过热度很大，蒸发器传热面积不能有效利用。◆利用蒸发器出口处制冷剂蒸汽过热度的变化调节供液量。三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（四）、应用选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素：

①按系统采用的制冷剂②要考虑系统的蒸发温度③阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度④冷凝器至阀前的液管肯定有压力降最小过冷度蒸发温度对其容量的影响◆氟利昂系统中广泛使用（与非满液式蒸发器配合使用）。内、外平衡的选用过冷度对其容量的影响冷凝器/储液器与蒸发器的高差引起的静压损失选配与安装常见故障分析与排除感温包的充注方式弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包

一般情况下，R22蒸发器压力降ΔP0达到下表所规定的值时，应采用外平衡式热力膨胀阀。此外，使用带分液器的蒸发器时，也应使用外平衡式热力膨胀阀，即将分液器引起的压降按ΔP0处理，才能保证蒸发器的工作能力得以正常发挥。弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构内平衡热力膨胀阀应用于制冷剂流动阻力不大的非满液式蒸发器。内、外平衡的选用蒸发温度对膨胀阀容量的影响蒸发温度/℃50-5-10-15-20-25-30-35-40相对容量1.00.90.80.750.660.570.490.410.390.38（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构过冷度/℃48.3511.116.722.227.833.4相对容量R12,R22,R5021.01.141.171.241.311.371.42R7171.01.121.231.391.481.51.6过冷度对其容量的影响（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构液体侧压力损失为Δp时不产生气体闪发必须的最小过冷度Δt工质冷凝温度/℃Δp/MPa0.050.100.150.200.250.30Δt/℃R12302.65.48.311.514.718.3402.14.46.39.211.814.5501.83.75.67.69.611.7R22301.63.35.16.98.810.8401.42.84.25.77.28.8501.22.33.54.76.07.2R502301.53.24.86.58.210.0401.32.64.05.46.88.3501.12.23.44.55.76.9（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构最小过冷度冷凝器/储液器与蒸发器之间的高差引起的静压损失Δp高差/m369121518Δp/MPaR120.0390.0770.1160.1550.1940.232R220.0350.070.1060.1410.1760.211R5020.0360.0720.1070.1430.1790.215（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包①选配时膨胀阀制冷量应大于蒸发器制冷量②阀体应尽量接近蒸发器，以及调节和拆修都比较方便的部位；③阀体应垂直安装，其位置高于感温包的位置；④膨胀阀前应装过滤器；⑤感温包安装在蒸发器出口吸气管道水平部分，并且要用没有吸湿性的材料充分隔热；弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构选配与安装安装热力膨胀阀时应注意的问题：①膨胀阀应正立式安装，不允许倒置。②感温包安装在蒸发器的出气管上，紧贴包缠在水平无积液的管段上，外加隔热材料缠包，或插入吸气管上的感温套内。③当水平回气管直径小于22mm时，感温包可扎在回气管顶部；当水平回气管直径大于22mm时，感温包可扎在回气管下侧45°处，以防管子底部积油等因素影响感温包正确感温。④外平衡膨胀阀的平衡管一般都安装在感温包后面100mm处的回气管上，并应从管顶部引出，以防润滑油进入阀内。⑤一个系统中有多个膨胀阀时，外平衡管应接到各自蒸发器的出口。弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包①压缩机运转时，膨胀阀不能开启供液。②压缩机启动后，膨胀阀很快被堵塞，造成吸入压力迅速降低。③膨胀阀进液口段结霜。④膨胀阀“咝咝”作响。⑤膨胀阀供液量时多时少。⑥膨胀阀关闭不严或无法关闭。（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构常见故障分析与排除弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包弹性膜片阀芯阀座调节螺丝感温包感温包的充注方式充液式、充气式、交叉充液式、混合充注式、吸附式。（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构充注的液体量应足够大，以保证任何温度下，感温包内均有液体存在，感温系统内的压力为所充注液体的饱和压力。特点：阀门的工作不受阀体与平衡毛细管所处环境温度的影响，即使环境温度低于感温包感受的温度，也能正常工作。但是，随蒸发温度的降低，过热度明显增大，导致蒸发器传热面积润湿率下降，传热效率降低。随蒸发温度的上升，过热度明显减小，导致阀门无法正常开启。另外，它对蒸发温度没有限制，过高的蒸发温度会使压缩机电机超负荷，甚至烧毁。因此，充液式热力膨胀阀温度适应范围小。0.00.20.40.60.81.0-50-40-30-20-1001020efcdabt0pMPa弹簧力0.097MPa感温包饱和压力线蒸发压力与弹簧压力之和线（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构感温包的充注方式充液式

充注的也是与制冷系统相同的工质，但是，充注的液体数量取决于热力膨胀阀工作时的最高蒸发温度tM，在该温度下，感温系统内所充注液体制冷剂应全部气化为气体。特点：当感温包温度低于tA时，感温包内的压力与温度的关系为工质的饱和特性曲线；否则，感温包内的工质呈气态，尽管温度增加很大，压力却增加很少。因此，当制冷剂蒸发温度超过tM时，蒸发器出口气态制冷剂虽具有很大过热度，阀门基本不能继续开大，这样，就可以避免对蒸发器的超量供液，导致压缩机电机的过载。但是，随蒸发温度的降低，过热度明显增大，导致蒸发器传热面积润湿率下降，传热效率降低。因为存在最高蒸发温度tM，所以其应范围受到限制。tAtMefcdt0p感温包饱和压力线蒸发压力与弹簧压力之和线A（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构感温包的充注方式充气式

即充液式热力膨胀阀感温包内充注与制冷系统不同的制冷剂。特点：不同蒸发温度时，均可保持蒸发器出口制冷剂过热度几乎不变，这样适用范围就不受蒸发温度的限制。tAtMefcdt0p感温包饱和压力线蒸发压力与弹簧压力之和线ab（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构感温包的充注方式交叉充注式

即感温包内除了充注与制冷系统不同的制冷剂外，还充注一定压力的不凝性气体。（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构感温包的充注方式混合充注式

即在感温包内装填吸附剂（如活性炭）和充注吸附性气体（如二氧化碳）。（四）、应用三、热力膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构感温包的充注方式吸附充注式（一）、结构1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀（二）、原理（三）、特点（四）、应用（一）、结构按照驱动方式的不同，可分为电磁式和电动式两类。1、电磁式电子膨胀阀1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀2、电动式电子膨胀阀1、电磁式电子膨胀阀（一）、结构1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀2、电动式电子膨胀阀（一）、结构1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀1-阀头，2-止动螺钉，3-O型圈4-电线套管，5、6-螺钉，7-电线，8-上盖，9-垫片，10-电线旋入口，11密封圈，12、13-垫片，14-端板，15-膜头，16-TC传感元件，17-PTC加热元件，18-节流组件，19-阀体图（二）、原理热电膨胀阀也称电动膨胀阀。它是利用热敏电阻的作用来调节蒸发器供液量的节流装置。热电膨胀阀的基本结构以及与蒸发器的连接方式如图所示。热敏电阻具有负温度系数特性，即温度升高，电阻减小。它直接与蒸发器出口的制冷剂蒸气接触。在电路中，热敏电阻与膨胀阀膜片上的加热器串联，电热器的电流随热敏电阻值的大小而变化。

当蒸发器出口制冷剂蒸气的过热度增加时，热敏电阻度升高，电阻值降低，电加热器的电流增加，膜室内充注的液体被加热而温度增加，压力升高，推动膜片和阀杆下移，使阀孔开启或开大。当蒸发器的负荷减小，蒸发器出口蒸气的过热减小或者变成湿蒸气时，热敏电阻被冷却，阀孔就关小或关闭。这样热电膨胀阀可以控制蒸发器的供液量，使其与热负荷相适应。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀

1、电磁式电子膨胀阀，是依靠电磁线圈的磁力驱动针阀。电磁线圈通电前，针阀处于全开位置；通电后，受磁力作用，针阀的开度减小，开度减小的程度取决于施加在线圈上的控制电压。电压越高，开度越小，流经膨胀阀的制冷剂流量也越小。

2、直动型电动式电子膨胀阀，是用脉冲步进电机直接驱动针阀。当控制电路的脉冲电压按照一定的逻辑关系作用到电机定子的各相线圈上时，永久磁铁制成的电机转子受磁力矩作用产生旋转运动，通过螺纹的传递，使针阀上升或下降，调节阀的流量。

3、减速型电动式电子膨胀阀，步进电机通过减速齿轮组将其磁力矩传给针阀。（二）、原理1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀

采用电子膨胀阀进行蒸发器出口制冷剂过热度调节，可以通过设置在蒸发器出口和中部的两只温度传感器来采集过热度信号，采用反馈调节来控制膨胀阀的开度；也可以采用前馈加反馈复合调节，消除因蒸发器管壁与传感器热容造成的过热度控制滞后，改善系统调节品质，在很宽的蒸发温度区域使过热度控制在目标范围内。

无级变容量制冷系统制冷剂供液量调节范围宽，要求调节反应快，热力膨胀阀已不能胜任，而电子膨胀阀可以很好的满足要求。它利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。（二）、原理1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀（三）、特点1、电磁式电子膨胀阀的特点优点：1)流量调节不受冷凝压力变化的影响。对膨胀阀前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。2)由于电信号传递快，执行动作迅速、准确，故能够及时、准确地调节流量。即使负荷变化剧烈，也能避免振荡。

3)能够将蒸发器出口过热度控制到最小，从而最大限度地提高蒸发器传热面积的利用率。4)在装置的整个运行温度范围，可以有相同的过热度设定值。5)可以根据装置的实际情况决定调节规律，不仅限于采用比例调节，还可以采用比例积分或其他调节规律；并且能够进行调节器参数整定。缺点：1）控制品质不高2）调节系统无法实施计算机控制3）系统的运行过程只能实施静态匹配4）阀工作温度范围窄5）温包感温延迟大6）在低温调节场合振荡问题比较突出1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀

电磁式膨胀阀流量特性0150300线圈电流（mA）控制电压（V）00.51100流量（%）2、电动式电子膨胀阀的特点直动型电动式电子膨胀阀的特点，驱动针阀的力矩直接来自定子线圈的磁力矩，限于电机尺寸，故这个力矩较小。减速型电动式电子膨胀阀的特点，减速齿轮组放大了磁力矩的作用，因而该步进电机易与不同规格的阀体配合，满足不同调节范围的需要。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀电动式膨胀阀流量特性脉冲数050100150200250100流量（%）（四）、应用除了蒸发器出口制冷剂过热度控制，通过制定的调解程序还可以将电子膨胀阀的控制功能扩展，如用于热泵机组除霜、压缩机排气温度控制等。此外，电子膨胀阀也可以根据制冷剂液位进行工作，所以除了用于干式蒸发器，还可用于满液式蒸发器。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构热电膨胀阀五、毛细管随着封闭式制冷压缩机和氟利昂制冷剂的出现，开始采用直径为0.7~2.5mm、长度为0.6~6m的细长紫铜管代替膨胀阀，作为制冷循环流量控制与节流降压元件，这种细管被称为毛细管。毛细管已广泛用于小型全封闭制冷装置，如家用冰箱、除湿机和空调器，当然较大制冷量的机组也有采用。

结构、原理1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构（一）、结构直径为0.7~2.5mm、长度为0.6~6m的细长紫铜管。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构五、毛细管毛细管内压力与温度的关系当毛细管入口为过冷液体时，1－2段，压力下降，温度变化不大，到2点时变为某一压力下的的饱和液体；管中出现气泡，变为气液两相流动（湿蒸气），压力、温度急剧下降。若毛细管入口为饱和液体或湿蒸气时，无过冷液体段，则1、2点重合，2点后的变化与上述相同。（二）、原理它主要是靠其管径和长度的大小来控制液体制冷剂的流量以使蒸发器能在适当的状况下工作。1)当管径一定时，流体通过的管道短则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。2)当长度一定时，流体通过的管径大则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构五、毛细管（三）、毛细管流量的因素A、毛细管的几何尺寸（长度、内径）长度长、内径小，流量小B、入口制冷剂的参数（温度、压力）压力大，流量大C、蒸发压力P0当P0＞Pc（临界压力）时，流量随P0减小而增加；当P0＝Pc（临界压力）时，流量最大；当P0＜Pc（临界压力）时，流量不变。毛细管内压力与温度的关系1.5.2种类、原理、特点及应用1蒸气压缩制冷1.5节流机构五、毛细管（四）、特点毛细管的优点是结构简单、制造方便、无运动部件、价格低廉；使用时，系统不需装设贮液器，制冷剂充注量少，而且压缩机停止运行后，冷凝器与蒸发器内的压力可较快地自动达到