制冷系統(tǒng)節(jié)流機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

制冷系統(tǒng)節(jié)流機(jī)構(gòu)的應(yīng)用分析摘要：節(jié)能和環(huán)保是人類亟待解決的兩大問(wèn)題。2002年8月26日至9月4日在南非約翰內(nèi)斯堡舉行了可持續(xù)發(fā)展世界峰會(huì)。在該次會(huì)議上國(guó)際制冷學(xué)會(huì)發(fā)表了《制冷業(yè)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展和減緩大氣變化的承諾》，在此文件中闡明制冷業(yè)主要的挑戰(zhàn)來(lái)自全球氣候變暖。造成制冷業(yè)影響全球氣候變暖的80%的原因是二氧化碳的排放。關(guān)鍵字：電子膨脹閥工作原理節(jié)流機(jī)構(gòu)1.概述節(jié)能和環(huán)保是人類亟待解決的兩大問(wèn)題。2002年8月26日至9月4日在南非約翰內(nèi)斯堡舉行了可持續(xù)發(fā)展世界峰會(huì)。在該次會(huì)議上國(guó)際制冷學(xué)會(huì)發(fā)表了《制冷業(yè)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展和減緩大氣變化的承諾》，在此文件中闡明制冷業(yè)主要的挑戰(zhàn)來(lái)自全球氣候變暖。造成制冷業(yè)影響全球氣候變暖的80%的原因是二氧化碳的排放。這些間接的排放是部分是由制冷裝置運(yùn)行所需能量的生產(chǎn)引起的。制冷、空調(diào)和熱泵這些設(shè)備所消耗的電能約占全世界生產(chǎn)電能的15%，這表明間接排放的影響是非常的嚴(yán)重。此文件還提出在下一個(gè)20年制冷業(yè)必須樹(shù)立雄心去達(dá)到目標(biāo)之一：每個(gè)制冷設(shè)備耗能減少30~50%。制冷業(yè)者為保護(hù)環(huán)境，應(yīng)把節(jié)能貫穿到制冷設(shè)備的使用周期中去。作為制冷循環(huán)的四大部件之一，節(jié)流裝置在系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，通過(guò)選擇應(yīng)用合適的節(jié)流機(jī)構(gòu)與制冷系統(tǒng)匹配是整個(gè)制冷設(shè)備降低能耗的重要一環(huán)。本文將對(duì)節(jié)流機(jī)構(gòu)的工作原理和運(yùn)行能量匹配進(jìn)行分析，重點(diǎn)對(duì)電子膨脹閥的工作原理進(jìn)行分析。2.傳統(tǒng)節(jié)流機(jī)構(gòu)的工作原理及匹配節(jié)流的工作原理是制冷工質(zhì)流過(guò)閥門(mén)時(shí)流動(dòng)截面突然收縮，流體流速加快，壓力下降，壓力下降的大小取決于流動(dòng)截面收縮的比例。節(jié)流機(jī)構(gòu)的作用：1、節(jié)流降壓。當(dāng)常溫高壓的制冷劑飽和液體流過(guò)節(jié)流閥，變成低溫低壓的制冷劑液體并產(chǎn)生少許閃發(fā)氣體。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)向外界吸熱的目的。2、調(diào)節(jié)流量：節(jié)流閥通過(guò)感溫包感受蒸發(fā)器出口處制冷劑過(guò)熱度的變化來(lái)控制閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使其流量與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配。當(dāng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷增加時(shí)閥開(kāi)度也增大，制冷劑流量隨之增加，反之，制冷劑流量減少。3、控制過(guò)熱度：節(jié)流機(jī)構(gòu)具有控制蒸發(fā)器出口制冷劑過(guò)熱度的功能，既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又防止吸氣帶液損壞壓縮機(jī)的事故發(fā)生。4、控制蒸發(fā)液位：帶液位控制的節(jié)流機(jī)構(gòu)具有控制蒸發(fā)器液位的功能，既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又防止吸氣帶液降低吸氣過(guò)熱度。若節(jié)流機(jī)構(gòu)向蒸發(fā)器的供液量與蒸發(fā)負(fù)荷相比過(guò)大，部分液態(tài)制冷劑一起進(jìn)入壓縮機(jī)，引起濕壓縮或沖缸事故。相反若供液量與蒸發(fā)器負(fù)荷相比太少，則蒸發(fā)器部分傳熱面積未能充分發(fā)揮其效能，甚至?xí)斐烧舭l(fā)壓力降低，而且使制冷系統(tǒng)的制冷量降低，制冷系數(shù)減小，制冷裝置能耗增大。節(jié)流機(jī)構(gòu)流量的調(diào)節(jié)對(duì)制冷裝置節(jié)能降耗起著非常重要的作用。大型中央空調(diào)冷水機(jī)組常用的節(jié)流機(jī)構(gòu)有手動(dòng)節(jié)流閥、孔板、熱力膨脹閥、浮球+主節(jié)流閥。2.1手動(dòng)節(jié)流閥手動(dòng)節(jié)流閥是最老式的節(jié)流閥，其外形與普通截止閥相似。它由閥體、閥芯、閥桿、填料壓蓋、上蓋、手輪和螺栓等零件組成。與截止閥不同之處在于它的閥芯為針型或具有V形缺口的錐體，而且閥桿采用細(xì)牙螺紋。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，可使閥門(mén)的開(kāi)啟度緩慢地增大或減小，以保證良好的調(diào)節(jié)性能。手動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)啟的大小，需要操作人員頻繁地調(diào)節(jié)，以適應(yīng)負(fù)荷的變化。通常開(kāi)啟度為1/8~1/4圈，一般不超過(guò)一圈，開(kāi)啟度過(guò)大就起不到節(jié)流（膨脹）的作用。這種節(jié)流閥現(xiàn)在已被自動(dòng)節(jié)流機(jī)構(gòu)取代。2.2孔板孔板節(jié)流機(jī)構(gòu)由兩塊孔板組成，采用兩級(jí)節(jié)流。制冷工質(zhì)通過(guò)第一級(jí)孔板時(shí)，制冷工質(zhì)剛好到達(dá)飽和液體線，并產(chǎn)生少許閃發(fā)氣體;由于閃發(fā)氣體占據(jù)一部分空間，其流量也在波動(dòng)，致使工質(zhì)進(jìn)入第二級(jí)孔板時(shí)流體的流量在一定范圍（約20%）內(nèi)變動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑循環(huán)量的功能，第二級(jí)孔板因變動(dòng)的流量造成不同的壓降變化，與系統(tǒng)高低壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)，于動(dòng)態(tài)平衡后，穩(wěn)定發(fā)揮制冷工質(zhì)膨脹功能而完成整個(gè)制冷循環(huán)。一二級(jí)孔板設(shè)計(jì)依據(jù)：1、流量公式：q=axΑx（2xΔpxρ）1/22、冷水機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)工況：12℃/7℃；30℃/35℃。冷水機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，孔板向蒸發(fā)器的供液量與蒸發(fā)負(fù)荷相匹配。但機(jī)組實(shí)際運(yùn)行經(jīng)常處于變工況、變負(fù)荷運(yùn)行。在大壓差工況下，蒸發(fā)器負(fù)荷需求減小（幅度大于20%），孔板最大調(diào)節(jié)余量20%，由于壓差增大，孔板實(shí)際供液量比蒸發(fā)器負(fù)荷需要的液量大，吸氣過(guò)熱度降低，引起濕壓縮；在小壓差工況下，蒸發(fā)器負(fù)荷需求增大（幅度大于20%），由于壓差減小，蒸發(fā)器實(shí)際存液量比蒸發(fā)器負(fù)荷需要的液量小，吸氣過(guò)熱度升高，制冷量降低，制冷系數(shù)減小，制冷裝置能耗增大；在由低負(fù)荷轉(zhuǎn)為高負(fù)荷情況下（幅度大于20%），蒸發(fā)器負(fù)荷需求增大，由于制冷劑質(zhì)量流量增大，短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)器實(shí)際存液量比蒸發(fā)器負(fù)荷需要的液量小，吸氣過(guò)熱度升高，制冷量降低，制冷系數(shù)減小，制冷裝置能耗增大；在由高負(fù)荷轉(zhuǎn)為低負(fù)荷情況下（幅度大于20%），蒸發(fā)器負(fù)荷需求減小，由于制冷劑質(zhì)量流量減小，短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)器實(shí)際存液量比蒸發(fā)器負(fù)荷需要的液量大，吸氣過(guò)熱度降低，引起濕壓縮，極端情況即機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行突然停機(jī)，蒸發(fā)器負(fù)荷需求減小75%，由于制冷劑質(zhì)量流量突然減小75%，短時(shí)間蒸發(fā)器實(shí)際存液量比蒸發(fā)器負(fù)荷需要的液量大55%，吸氣過(guò)熱度急速降低，進(jìn)而降低排氣過(guò)熱度，油分效果下降，甚至導(dǎo)致壓縮機(jī)奔油。雖然一二級(jí)孔板在一定范圍可自動(dòng)調(diào)節(jié)，但其應(yīng)付變工況、變負(fù)荷能力差，且制冷系數(shù)減小，制冷裝置能耗增大，一般不宜采用。2.3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。添外平衡式熱力史膨脹閥的工作弟原理是建立在晨力平衡的基礎(chǔ)仿上。工作時(shí)，瓜彈性金屬膜片聾上部受感溫包仆內(nèi)工質(zhì)的壓莫力陸P睬3禿作用，下面受判蒸發(fā)器出口壓穗力區(qū)P御1侍與彈簧潔力民P罰2叢的作用。膜片爹在三個(gè)力的作汪用下，向上或籮向下鼓宿起邪,幟從而使閥孔關(guān)者下或開(kāi)大，用盡以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器匙的供液量。當(dāng)毛進(jìn)入蒸發(fā)器的礙液量小于蒸發(fā)解器熱負(fù)荷的需過(guò)要時(shí)，則蒸發(fā)搶器出口蒸氣的娃過(guò)熱度增大，散膜片上方的壓菊力大于下方的昆壓力，這樣就租迫使膜片向下堵鼓出，通過(guò)頂誠(chéng)桿壓縮彈簧，事并把閥針頂開(kāi)尤，使閥孔開(kāi)大貫，則供液量增務(wù)大。鐵反之當(dāng)供液量兄大于蒸發(fā)器熱爺負(fù)荷的需要時(shí)江，則出口處蒸勻氣的過(guò)熱度減皇小，感溫系統(tǒng)窩中的壓力降低響，膜片上方的簽作用力小于下稿方的作用力時(shí)座，使膜片向上予鼓出，彈簧伸夜長(zhǎng)，頂桿上移瘡并使閥孔關(guān)小野，對(duì)蒸發(fā)器的往供液量也就隨柱之減少。熱力裳膨脹閥的過(guò)熱范度由開(kāi)啟過(guò)熱妨度和有效過(guò)熱國(guó)度組成，開(kāi)啟觸過(guò)熱度與彈簧丙的預(yù)緊力有關(guān)陰，有效過(guò)熱度上與彈簧的強(qiáng)度隸及閥針的行程牙有關(guān)。膨脹閥醋的彈簧是按標(biāo)遵準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)的凝，機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)索工況下，機(jī)組蠟滿負(fù)荷或變負(fù)穗荷運(yùn)行均維持吊較高悟的去CO盛P涂值。但在大壓徒差工況下，蒸委發(fā)壓力降低，創(chuàng)蒸發(fā)器負(fù)荷需男求的液量減少井，但實(shí)際情況憂相反，在吸氣慣過(guò)熱度不變的森情況下，由于皮蒸發(fā)壓力降低脹，蒸發(fā)器出口耗壓兼力廟P貌1飄相應(yīng)降低，膜肅片上下的壓差郵變大，使主閥近開(kāi)度增大，供朱液量增加；但督在小壓差工況竄下，蒸發(fā)壓力娛上升，蒸發(fā)器睡負(fù)荷需求的液及量增多，但實(shí)貓際情況是在吸障氣過(guò)熱度不變吩的情況下，由股于蒸發(fā)壓力上謝升，蒸發(fā)器出脈口壓殿力含P木1擺相應(yīng)提高，膜登片上下的壓差間變小，使主閥脫開(kāi)度減小，供恩液量減少；在偉變負(fù)荷下亦如把此。因此熱力功膨脹閥在變工隔況下供液量的印調(diào)節(jié)方面需進(jìn)慎一步改進(jìn)。覆2.4斬厘浮贊球夏+謎主節(jié)流閥衡浮戰(zhàn)球氣+疏主節(jié)流閥是用栗于具有自由液渣面的蒸發(fā)器，暫如臥式滿液式賠蒸發(fā)器的供液梨量的自動(dòng)調(diào)節(jié)險(xiǎn)。通過(guò)浮球調(diào)糞節(jié)閥的調(diào)節(jié)作線用，在蒸發(fā)器永中可以保持大桂致恒定的液面尺。浮球閥有一帶個(gè)鑄鐵的外殼模，用液體連接輔管與氣體連接志管分別與被控乒制的蒸發(fā)器的達(dá)液體和蒸氣兩式部分相連接，蛇因而浮球閥殼朱體的液面與蒸飾發(fā)器內(nèi)的液面死一致。當(dāng)蒸發(fā)俗器內(nèi)的液面降宜低時(shí)，殼體內(nèi)技的液面也隨之鳴降低，浮子落姥下，閥針便將柄孔口開(kāi)大，則滿浮球閥出液量柔增大，浮球閥皺出液量形成的搬閥芯上部壓期力訓(xùn)P炒4糊減小，主膨脹孩閥芯上部壓齒力花P置s扁(批包括主膨脹閥媽芯上部彈簧兄力惡P芹5紅和浮球閥出液鹿量形成的壓貝力習(xí)P重4氧)抵篩減小，當(dāng)主膨瞞脹閥芯下部高驟壓遺P刺1丟大察于練P側(cè)s畜時(shí)，則推動(dòng)主紙閥芯向上移動(dòng)祥，增大閥的開(kāi)疼啟量，主膨脹驗(yàn)閥供液量增大式；反之主膨脹春閥供液量減小體。浮球閥出液色量與主膨脹閥貍芯上下的壓差夠（巨Δ毅P=P歐1朽-P譯s蛋）形成比例關(guān)圖系，調(diào)節(jié)供液尾量的大小，當(dāng)擦殼體內(nèi)的液面尊上升到浮子上宮限位時(shí)，閥針霧便將孔口關(guān)閉即，香P荒s芽愧＞把P脫1壁，主膨脹閥關(guān)瞎閉且停止供液璃，此時(shí)蒸發(fā)器狡液位不再上升絨，這既可以防取止蒸發(fā)液位過(guò)采高引起濕壓縮杰，又保證蒸發(fā)逐器的供液量與律蒸發(fā)負(fù)荷相匹偶配。由于的主礙膨脹閥芯上部驕彈簧是按標(biāo)準(zhǔn)羅工況設(shè)計(jì)的，靜因此機(jī)組在標(biāo)傲準(zhǔn)工況下，機(jī)徹組滿負(fù)荷或變交負(fù)荷運(yùn)行均維善持較高無(wú)的扔CO奪P糧值。但在小壓?jiǎn)什罟r下，冷簽?zāi)龎毫档陀^，資P氏1籃降低肝，躬P先1鞏相對(duì)于閥芯上盜部彈簧力偏小攀，準(zhǔn)使主閥開(kāi)度偏隔小，供液量偏杠少，導(dǎo)致達(dá)到姜需要的蒸發(fā)液踩位要有一段滯拍后的時(shí)間，系然統(tǒng)制冷系數(shù)減泉小，制冷裝置盡能耗增大，在抵變負(fù)荷下同樣笨如此。浮渠球脈+轉(zhuǎn)主節(jié)流閥在變點(diǎn)工況下供液量銜的調(diào)節(jié)有待進(jìn)編一步完善。謙3妄.莫電子膨脹閥的扣工作原理及控漂制必3.1傘狗電子膨脹舒閥示—校—血吸氣過(guò)熱度控己制澆吸氣過(guò)熱度控且制系統(tǒng)由電子具膨脹閥、壓力童傳感器、溫度跳傳感器、控制述器組成，工作菌時(shí)，壓力傳感采器將蒸發(fā)器出崖口壓貢力振P育1韻、溫度傳感器請(qǐng)將壓縮機(jī)吸氣恭過(guò)熱度傳給控杠制器，控制器懲將信號(hào)處理后化，隨后輸出指候令作用于電子宇膨脹主閥的步幕進(jìn)電機(jī)，將閥券開(kāi)到需要的位方置。以保持蒸殿發(fā)器需要的供腰液量。電子膨吉脹閥的步進(jìn)電羊機(jī)是根據(jù)蒸發(fā)包器出口壓固力之P毅1敲變化、壓縮機(jī)狀吸氣過(guò)熱度變島化實(shí)時(shí)輸出變彎化的動(dòng)力，這釀個(gè)實(shí)時(shí)輸出變恰化的動(dòng)力能及鐵時(shí)克服各種工陣況和各種負(fù)荷產(chǎn)情況下主膨脹瞞閥變化的彈簧浴力，使閥的開(kāi)看度滿足蒸發(fā)器僚供液量的需求劇，進(jìn)而蒸發(fā)器笨的供液量能實(shí)海時(shí)與蒸發(fā)負(fù)荷鼠相匹配，即電丘子膨脹閥可通夜過(guò)控制器人為翅設(shè)定，有效的賊控制過(guò)熱度。斧另外，電子膨封脹閥從全閉到氧全開(kāi)狀態(tài)其用今時(shí)僅需幾秒鐘嚼，反應(yīng)和動(dòng)作痰速度快，開(kāi)閉奏特性和速度均丙可人為設(shè)定；瘋電子膨脹閥可畜在內(nèi)10%--1婦00師%連的范圍內(nèi)進(jìn)行邊精確調(diào)節(jié)，且誘調(diào)節(jié)范圍可根屋據(jù)不同產(chǎn)品的誰(shuí)特性進(jìn)行設(shè)定爹。選用電子膨沿脹兼閥干—爹—背吸氣過(guò)熱度控?fù)]制，機(jī)組無(wú)論丹在標(biāo)準(zhǔn)工況下踐、變工況、滿抱負(fù)荷、變負(fù)荷諷運(yùn)行維持較高堂的渠CO享P址值水平。糟3.2見(jiàn)撿電子膨脹離閥繭—傷—杯液位控制宅液位控制系統(tǒng)現(xiàn)由電子膨脹閥炎、液位傳感器墊、液位控制器哥組成。當(dāng)蒸發(fā)筐器內(nèi)的液面上滅下變化時(shí)，蒸閃發(fā)器內(nèi)的液位及傳感器將液位存變動(dòng)的比例關(guān)器系饒用旦4-20m漁A捕信號(hào)傳給液位安控制束器律,元送液位控制器將功信號(hào)處理后，炭隨后輸出指令周作用于電子膨掉脹主閥的步進(jìn)油電機(jī)，使其開(kāi)結(jié)度增大、減小陸，以保持制冷刃劑液位在限定觸的范圍內(nèi)。電懼子膨脹閥的步加進(jìn)電機(jī)是根據(jù)語(yǔ)制冷劑液位變密化實(shí)時(shí)輸出變飾化的動(dòng)力，這族個(gè)實(shí)時(shí)輸出變狂化的動(dòng)力能及孝時(shí)克服各種工漠況和各種負(fù)荷貢情況下主膨脹琴閥變化的彈簧沃力，使閥的開(kāi)墓度滿足蒸發(fā)器蓮供液量的需求以，進(jìn)而蒸發(fā)器腸的供液量能實(shí)遙時(shí)與蒸發(fā)負(fù)荷付相匹配，即電悶子膨脹閥可通影過(guò)控制器人為描設(shè)定，有效的粗控制蒸發(fā)液位分。選用電子膨氣脹停閥董—管—哥液位控制，機(jī)射組無(wú)論在標(biāo)準(zhǔn)礦工況下、變工賠況、滿負(fù)荷、逝變負(fù)荷運(yùn)行均巖維持較高稿的唇CO那P園值水平。電子單膨脹兆閥犬—差—齡液位控制一般默應(yīng)用在吸氣過(guò)陡熱度低于書(shū)2呀℃強(qiáng)的制冷裝泳置，而電子膨邀脹阻閥驚—巖—蜂吸氣過(guò)熱度一所般應(yīng)用在吸氣摸過(guò)熱度或5雞℃殖左右的制冷裝竹置，因此前者給比后者更能有款效的利用蒸發(fā)晶面積，提高蒸禾發(fā)負(fù)荷，獲取暖更