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熱力膨脹閥
熱力膨脹閥廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)冷水機(jī)組。它既可控制蒸發(fā)器供液量,又可節(jié)流飽和液態(tài)制冷劑。根據(jù)熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)上的不同,分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種??紤]到制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器產(chǎn)生一定的壓力損失,為降低開(kāi)啟過(guò)熱度,提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率,一般自膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口,制冷劑的壓力降所對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度降超過(guò)2~3℃,應(yīng)選用外平衡式熱力膨脹閥。
外平衡式熱力膨脹閥的工作原理是建立在力平衡的基礎(chǔ)上。工作時(shí),彈性金屬膜片上部受感溫包內(nèi)工質(zhì)的壓力P3作用,下面受蒸發(fā)器出口壓力P1與彈簧力P2的作用。膜片在三個(gè)力的作用下,向上或向下鼓起,從而使閥孔關(guān)下或開(kāi)大,用以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。當(dāng)進(jìn)入蒸發(fā)器的液量小于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時(shí),則蒸發(fā)器出口蒸氣的過(guò)熱度增大,膜片上方的壓力大于下方的壓力,這樣就迫使膜片向下鼓出,通過(guò)頂桿壓縮彈簧,并把閥針頂開(kāi),使閥孔開(kāi)大,則供液量增大。反之當(dāng)供液量大于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時(shí),則出口處蒸氣的過(guò)熱度減小,感溫系統(tǒng)中的壓力降低,膜片上方的作用力小于下方的作用力時(shí),使膜片向上鼓出,彈簧伸長(zhǎng),頂桿上移并使閥孔關(guān)小,對(duì)蒸發(fā)器的供液量也就隨之減少。熱力膨脹閥的過(guò)熱度由開(kāi)啟過(guò)熱度和有效過(guò)熱度組成,開(kāi)啟過(guò)熱度與彈簧的預(yù)緊力有關(guān),有效過(guò)熱度與彈簧的強(qiáng)度及閥針的行程有關(guān)。膨脹閥的彈簧是按標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)的,機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況下,機(jī)組滿負(fù)荷或變負(fù)荷運(yùn)行均維持較高的COP值。但在大壓差工況下,蒸發(fā)壓力降低,蒸發(fā)器負(fù)荷需求的液量減少,但實(shí)際情況相反,在吸氣過(guò)熱度不變的情況下,由于蒸發(fā)壓力降低,蒸發(fā)器出口壓力P1相應(yīng)降低,膜片上下的壓差變大,使主閥開(kāi)度增大,供液量增加;但在小壓差工況下,蒸發(fā)壓力上升,蒸發(fā)器負(fù)荷需求的液量增多,但實(shí)際情況是在吸氣過(guò)熱度不變的情況下,由于蒸發(fā)壓力上升,蒸發(fā)器出口壓力P1相應(yīng)提高,膜片上下的壓差變小,使主閥開(kāi)度減小,供液量減少;在變負(fù)荷下亦如此。因此熱力膨脹閥在變工況下供液量的調(diào)節(jié)方面需進(jìn)一步改進(jìn)。
浮球+主節(jié)流閥
浮球+主節(jié)流閥是用于具有自由液面的蒸發(fā)器,如臥式滿液式蒸發(fā)器的供液量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過(guò)浮球調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用,在蒸發(fā)器中可以保持大致恒定的液面。浮球閥有一個(gè)鑄鐵的外殼,用液體連接管與氣體連接管分別與被控制的蒸發(fā)器的液體和蒸氣兩部分相連接,因而浮球閥殼體的液面與蒸發(fā)器內(nèi)的液面一致。當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)的液面降低時(shí),殼體內(nèi)的液面也隨之降低,浮子落下,閥針便將孔口開(kāi)大,則浮球閥出液量增大,浮球閥出液量形成的閥芯上部壓力P4減小,主膨脹閥芯上部壓力Ps(包括主膨脹閥芯上部彈簧力P5和浮球閥出液量形成的壓力P4) 減小,當(dāng)主膨脹閥芯下部高壓P1大于Ps時(shí),則推動(dòng)主閥芯向上移動(dòng),增大閥的開(kāi)啟量,主膨脹閥供液量增大;反之主膨脹閥供液量減小。浮球閥出液量與主膨脹閥芯上下的壓差(ΔP= P1-Ps)形成比例關(guān)系,調(diào)節(jié)供液量的大小,當(dāng)殼體內(nèi)的液面上升到浮子上限位時(shí),閥針便將孔口關(guān)閉,Ps >P1,主膨脹閥關(guān)閉且停止供液,此時(shí)蒸發(fā)器液位不再上升,這既可以防止蒸發(fā)液位過(guò)高引起濕壓縮,又保證蒸發(fā)器的供液量與蒸發(fā)負(fù)荷相匹配。由于的主膨脹閥芯上部彈簧是按標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)的,因此機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況下,機(jī)組滿負(fù)荷或變負(fù)荷運(yùn)行均維持較高的COP值。但在小壓差工況下,冷凝壓力降低,P1降低,P1相對(duì)于閥芯上部彈簧力偏小,使主閥開(kāi)度偏小,供液量偏少,導(dǎo)致達(dá)到需要的蒸發(fā)液位要有一段滯后的時(shí)間,系統(tǒng)制冷系數(shù)減小,制冷裝置能耗增大,在變負(fù)荷下同樣如此。浮球+主節(jié)流閥在變工況下供液量的調(diào)節(jié)有待進(jìn)一步完善。