车站冷热源设备-节流装置

节流机构2019年2月目录专题引入1节流机构2总结3制冷主机循环四大部件：压缩机冷凝器蒸发器节流机构专题引入四、节流机构节流机构的作用主要是：①对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压；②根据系统负荷变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体的数量。常用的节流机构有手动节流阀、浮球式节流阀、热力膨胀阀及阻流式膨胀阀(毛细管)、热电式膨胀阀等。它们的基本原理都是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，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温低压状态。手动节流阀又称手动调节阀或膨胀阀，和普通的截止阀在结构上的不同之处主要是阀芯的结构与阀杆的螺纹形式。普通截止阀的阀芯为一平头，阀杆为普通螺纹，所以它只能控制管路的通断和粗略地调节流量，难以调整在一个适当的过流截面积上以产生恰当的节流作用。节流阀的阀芯为针形锥体或带缺口的锥体（如下图），阀杆为细牙螺纹，所以当转动手轮时，过流截面积可以较准确、方便地调整。1、手动节流阀手动节流阀的阀芯（a）针形阀芯；（b）具有V形缺口的阀芯手动节流阀开启度的大小是根据蒸发器负荷的变化而调节的，通常开启度为手轮的1/8至1/4周，不能超过一周。否则，开启度过大，会失去膨胀作用。因此它不能随蒸发器热负荷的变动自动适应调节，几乎全凭经验结合系统中的反应进行手工操作。目前它只装设于氨制冷装置中。四、节流机构2.1工作原理浮球节流阀又称浮球调节阀，是一种自动调节的节流阀。利用一钢制浮球为启闭阀门的动力，靠浮球随液面高低在浮球室中升降，控制一小阀门开启度的大小变化而自动调节供液量，同时起节流作用。当容器内液面降低时，浮球下降，节流孔自行开大，供液量增加；反之，当容器内液面上升时，浮球上升，节流孔自行关小，供液量减少。待液面升至规定高度时，节流孔被关闭，保证容器不会发生超液或缺液的现象。四、节流机构2、浮球节流阀2.2结构形式与安装要求浮球节流阀是用于具有自由液面的蒸发器、液体分离器和中间冷却器供液量的自动调节。在氨制冷系统中广泛应用一种低压浮球阀。按液体在其中流通的方式，分直通式和非直通式两种，如图所示。四、节流机构四、节流机构非直通式的特点：阀座装在浮球室外，经节流后的制冷剂不需要通过浮球室而沿管道直接进入容器。因此浮球室液面较平稳，而且可以供液到蒸发器的任何部位，但结构与安装均较复杂。直通式的特点：进入容器的全部液体制冷剂首先通过阀孔进入浮球室，然后再进入容器。结构和安装简单，但由于液体的冲击作用引起浮球室的液面波动大，调节阀的工作不太稳定，而且液体从壳体流入蒸发器，是依靠静液柱的高度差，因此液体只能供到容器的液面以下。浮球节流阀(a)安装示意图；(b)工作原理图目前我国冷冻机厂生产的浮球节流阀都是非直通式的。浮球节流阀在安装时要求浮球室的气体平衡管应接在筒身上，而不应接在液体分离器的吸气管上。液体平衡管不应接在液体分离器与蒸发器之间的供液管上，也不应接在低压循环贮液筒的氨泵吸液管上，以免浮球室内液面波动过大。蒸发器中的液体往往呈气泡沸腾状态，致使气液混合物的密度显著降低，造成蒸发器中的实际液面要高于浮球室的液面，因此将浮球节流阀安装到蒸发器上时，最好把浮球节流阀适当降低一些。浮球节流阀的管路系统中一般应装置液体过滤器(采用250孔／cm2的钢丝网)，以保证进入浮球阀内的液体无杂质，避免阀门堵塞。此外还要装设旁路手动节流阀，以便在浮球节流阀发生故障或清洗过滤器时仍可继续供液。四、节流机构氟利昂制冷装置中一般都采用热力膨胀阀来调节进入蒸发器的液态制冷剂的流量，并将液体由冷凝压力节流降压到蒸发压力。热力膨胀阀按感应机构动力室中传力零件的结构不同，可分为薄膜式和波纹管式两种；按使用条件不同，可分为内平衡式和外平衡式两种。目前常用的小型氟利昂热力膨胀阀多为薄膜式内平衡热力膨胀阀。四、节流机构3、热力膨胀阀四、节流机构热力膨胀阀是组成制冷装置的重要部件，是制冷系统中四个基本设备之一。它实现从冷凝压力至蒸发压力的压降，同时控制制冷剂的流量；它的体积虽小，但作用巨大，它的工作好坏，直接决定整个系统的运行性能。但是在实际工作中，热力膨胀阀的运行情况往往被忽视，使热力膨胀阀成为设备维护中的一个死角。而定期检查和调整热力膨胀阀，对制冷设备的运行寿命，节约能源，降低运行成本，却有着重要的意义。热力膨胀阀的工作过程分析热力膨胀阀工作原理热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同，热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在工业冷却设备中，一般采用外平衡式热力膨胀阀。热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成。感应机构中充注氟利昂工质，感温包设置在蒸发器出口处，其出口处温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。感温包感受到蒸发器出口温度后，使整个感应系统处于对应的饱和压力Pb。该压力将通过膜片传给顶杆直到阀芯。在压力腔上部的膜片仅有Pb存在，膜片的下方有调整弹簧的弹簧力Pt和蒸发压力P0，三者处于平衡时有Pb=Pt+Po

。当蒸发器热负荷增大时，出口过热度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使顶杆、阀芯下移，热力膨胀阀开启增大，制冷剂流量按比例增加。反之，热力膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小。制冷设备是由热力膨胀阀通过控制过热度实现制冷系统的自我调整。四、节流机构热力膨胀阀的工作原理控制目标：蒸发器出口过热度驱动动力：感温包内冷媒蒸汽压力与蒸发压力之差内平衡式用蒸发器入口压力代表蒸发压力外平衡式用蒸发器出口压力代表蒸发压力四、节流机构热力膨胀阀实物图四、节流机构热力膨胀阀的工作原理

四、节流机构外平衡热力膨胀阀的安装四、节流机构为什么要控制蒸发器出口过热度？（1）避免湿压缩（2）避免过热度过大，导致蒸发器相变换热面积减小压缩机吸气比容过大，COP下降（3）调节冷媒流量以适应负荷需要四、节流机构热力膨胀阀的安装形式来自冷凝器往压缩机过热段内平衡式热力膨胀阀感应薄膜阀体螺母阀座阀针调节杆座填料调节杆填料压盖螺母过滤器毛细管感温包传动杆弹簧传动杆内平衡式热力膨胀阀P弹簧＝PB－P0PB是过热温度下的冷媒饱和压力PB阀体螺母阀座阀针调节杆座填料调节杆填料压盖螺母过滤器毛细管感温包传动杆P0P弹簧3.1内平衡式热力膨胀阀胀阀外形图内平衡式热力膨胀阀的外形如图所示。其结构一般都由阀体、阀座、阀针、调节杆座、调节杆、弹簧、过滤器、传动杆、感温包、毛细管、气箱盖和感应薄膜等组成，如图所示。四、节流机构四、节流机构内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀的结构四、节流机构感温包里灌注氟利昂或其他低沸点的液体，把它紧固在蒸发器出口的回气管上，用以感受回气的温度变化；毛细管是用直径很小的铜管制成，其作用是将感温包内由于温度的变化而造成的压力变化传递到动力室的波纹薄膜上去。波纹薄膜是由很薄的(0.1～0.2mm)合金片冲压而成，断面呈波浪形，有2～3mm的位移变形。波纹薄膜由于动力室中压力变化而产生的位移通过其下方的传动杆传递到阀针上，使阀针随着传动杆的上下移动而一起移动，以控制阀孔的开启度。调节杆在系统调试运转中，用以调整弹簧的压紧程度来调整膨胀阀的开启过热度，系统正常工作后不可随意调节且应拧上调节杆座上的帽罩，以防止制冷剂从填料处泄漏。过滤网安装在膨胀阀的进液端，防止阀孔堵塞。四、节流机构内平衡式热力膨胀阀的工作原理工作原理由图可知，金属波纹薄膜受三种力的作用：在膜片的上方，感温包中液体(与其感受到的温度相对应的)的饱和压力P对膜片产生的向下推力P；在膜片的下方，受阀座后面与蒸发器相通的低压液体对膜片产生一个向上的推力P0(制冷剂的蒸发压力)；弹簧的张力W。此外，还有活动零件之间的摩擦力等因素构成的作用力，因为其值甚小，在分析时可以忽略不计。由以上分析可知，当三力处于平衡状态，即满足P＝P0+W时，膜片不动，则阀口处于一定的开启度。而当其中任何一个力发生变化时，就会破坏原有的平衡，则阀口的开启度也就随之发生变化，直到建立新的平衡为止。当外界情况改变，如由于供液不足或热负荷增大，引起蒸发器的回气过热度增大时，则感温包感受到的温度也升高，饱和压力P也就增大，因此形成P＞P0+W，这样就会导致膜片下移，使阀口开启度增大，制冷剂的流量也增大，直至供液量与蒸发量相等时达到另一平衡。反之，若由于供液过多或热负荷减少，引起蒸发器的回气过热度减小，感温包感受到的温度也降低，则饱和压力P也就减小，因此形成P＜P0+W，这样就会导致膜片上移，阀口开启度减小，制冷剂的供液量也就减少，直至与蒸发器的热负荷相匹配为此。如此，利用与回气过热度相关的饱和压力P的变化来调节阀口的开启度，从而控制制冷剂的流量，实现自动调节。四、节流机构内平衡式热力膨胀阀的工作原理另外，调节不同的弹簧张力W，便能获得使阀口开启的不同过热度。一般希望蒸发器的过热度维持在3～5℃的范围内。四、节流机构3.2外平衡式热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀在结构上略有不同，其感应薄膜下部空间与膨胀阀出口互不相通，而是通过一根小口径的平衡管与蒸发器出口相连，如图所示。即外平衡热力膨胀阀膜片下部的制冷剂压力不是阀门节流后的蒸发压力，而是蒸发器出口处的制冷剂压力。这样可以避免蒸发器阻力损失较大时的影响，把过热度控制在一定的范围内，使蒸发器传热面积充分利用。四、节流机构外平衡式热力膨胀阀外平衡接头感应薄膜外平衡式热力膨胀阀入口调节机构应用：适用于蒸发器出入口压力降大的情况：（1）蒸发盘管细长（2）通过分液器并联多根盘管内、外平衡式热力膨胀阀工作原理相同，只是适用的条件不同。在实际应用中，蒸发器压力损失较小时，一般使用内平衡式热力膨胀阀；压力损失较大时(当膨胀阀出口至蒸发器出口制冷剂的压力降相应的蒸发温度降低超过2～3℃时)，应采用外平衡式热力膨胀阀。四、节流机构外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀的主要区别调节杆的形式等也有所不同有一个专用的外平衡管接头，为引入外平衡压力所用四、节流机构热力膨胀阀的供液控制迄今为止，热力膨胀阀仍是压缩式制冷装置中蒸发器制冷剂流量控制的主要元件。它在制冷装置中的作用主要包括：a）使高压常温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压，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。b）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动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。c）通过热力膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，这样即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。四、节流机构从调节特性来分析，热力膨胀阀属于直接作用式比例调节器。热力膨胀阀的自动控制原理四、节流机构3.安装热力膨胀阀时应注意的问题（1）首先应检查膨胀阀是否完好，特别注意检查感温动力机构是否泄漏。（2）膨胀阀应正立式安装，不允许倒置。（3）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(如下图所示)。（4）当水平回气管直径小于25mm时，感温包可扎在回气管顶部；当水平回气管直径大于25mm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。（5）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。（6）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。四、节流机构四、节流机构感温包的安装点4.热力膨胀阀的调整热力膨胀阀安装完毕后需要在调试时予以调整，使它能在规定的工况条件下执行自动调节。所谓调整，就是调整热力膨胀阀弹簧的压紧程度。拧下底部的帽罩，用扳手顺旋调节杆，使弹簧压紧而关小阀门，蒸发压力会下降。反旋调节杆，则蒸发压力上升。调整热力膨胀阀时，最好在压缩机的吸气截止阀处装一只压力表，通过观察压力表来判定调节量是否恰当。如果蒸发器离压缩机甚远，亦可根据回气管的结霜或结露情况进行判别。在空调用的制冷装置中，蒸发温度一般在0℃以上，回气管处应当结露滴水。但若结露直至压缩机邻近，则说明阀口过大，应调小一些，如果装了回热热交换器，回热器的回气管出口处不应结露。相反，如果蒸发器的出口处不结露，则说明阀口过小，供液不足，应调大一些。四、节流机构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。其基本结构以及与制冷系统的连接方式如下图所示。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