热力膨胀阀的工作原理.doc

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1、热力膨胀阀的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。在机房专用空调中，一般采用外平衡式热力膨胀阀。目前所使用的风冷式机房专用空调，如HIROSS、STULZ、ISOVEL、AIREDELE和法亚均采用这种结构。热力膨胀阀的结构如图1所示：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

2、系统处于对应的饱和压力Pb。如图1，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。因此，机房专用空调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。开启过热度与弹簧的预紧力有关，有效过热度与弹簧的强度及阀针的行程有关。膨胀阀的弹簧是按标准工况设计的

3、，机组在标准工况下，机组满负荷或变负荷运行均维持较高的COP值。但在大压差工况下，蒸发压力降低，蒸发器负荷需求的液量减少，但实际情况相反，在吸气过热度不变的情况下，由于蒸发压力降低，蒸发器出口压力P1相应降低，膜片上下的压差变大，使主阀开度增大，供液量增加；但在小压差工况下，蒸发压力上升，蒸发器负荷需求的液量增多，但实际情况是在吸气过热度不变的情况下，由于蒸发压力上升，蒸发器出口压力P1相应提高，膜片上下的压差变小，使主阀开度减小，供液量减少；在变负荷下亦如此。因此热力膨胀阀在变工况下供液量的调节方面需进一步改进。浮球+主节流

4、阀　　浮球+主节流阀是用于具有自由液面的蒸发器，如卧式满液式蒸发器的供液量的自动调节。通过浮球调节阀的调节作用，在蒸发器中可以保持大致恒定的液面。浮球阀有一个铸铁的外壳，用液体连接管与气体连接管分别与被控制的蒸发器的液体和蒸气两部分相连接，因而浮球阀壳体的液面与蒸发器内的液面一致。当蒸发器内的液面降低时，壳体内的液面也随之降低，浮子落下，阀针便将孔口开大，则浮球阀出液量增大，浮球阀出液量形成的阀芯上部压力P4减小，主膨胀阀芯上部压力Ps(包括主膨胀阀芯上部弹簧力P5和浮球阀出液量形成的压力P4)减小，当主膨胀阀芯下部高压P1大

5、于Ps时，则推动主阀芯向上移动，增大阀的开启量，主膨胀阀供液量增大；反之主膨胀阀供液量减小。浮球阀出液量与主膨胀阀芯上下的压差（ΔP=P1-Ps）形成比例关系，调节供液量的大小，当壳体内的液面上升到浮子上限位时，阀针便将孔口关闭，Ps＞P1，主膨胀阀关闭且停止供液，此时蒸发器液位不再上升，这既可以防止蒸发液位过高引起湿压缩，又保证蒸发器的供液量与蒸发负荷相匹配。由于的主膨胀阀芯上部弹簧是按标准工况设计的，因此机组在标准工况下，机组满负荷或变负荷运行均维持较高的COP值。但在小压差工况下，冷凝压力降低，P1降低，P1相对于阀芯上

6、部弹簧力偏小，使主阀开度偏小，供液量偏少，导致达到需要的蒸发液位要有一段滞后的时间，系统制冷系数减小，制冷装置能耗增大，在变负荷下同样如此。浮球+主节流阀在变工况下供液量的调节有待进一步完善。电子膨胀阀——吸气过热度控制　　吸气过热度控制系统由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器、控制器组成，工作时，压力传感器将蒸发器出口压力P1、温度传感器将压缩机吸气过热度传给控制器，控制器将信号处理后，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀开到需要的位置。以保持蒸发器需要的供液量。电子膨胀阀的步进电机是根据蒸发器出口压力P1变化、压

7、缩机吸气过热度变化实时输出变化的动力，这个实时输出变化的动力能及时克服各种工况和各种负荷情况下主膨胀阀变化的弹簧力，使阀的开度满足蒸发器供液量的需求，进而蒸发器的供液量能实时与蒸发负荷相匹配，即电子膨胀阀可通过控制器人为设定，有效的控制过热度。另外，电子膨胀阀从全闭到全开状态其用时仅需几秒钟，反应和动作速度快，开闭特性和速度均可人为设定；电子膨胀阀可在10%--100%的范围内进行精确调节，且调节范围可根据不同产品的特性进行设定。选用电子膨胀阀——吸气过热度控制，机组无论在标准工况下、变工况、满负荷、变负荷运行维持较高的COP

8、值水平。电子膨胀阀——液位控制　　液位控制系统由电子膨胀阀、液位传感器、液位控制器组成。当蒸发器内的液面上下变化时，蒸发器内的液位传感器将液位变动的比例关系用4-20mA信号传给液位控制器,液位控制器将信号处理后，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，使其开度增大、减小，