《制冷装置自动化 第2版 教学课件 ppt 作者 陈芝久 吴静怡 主编 第三章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制冷装置自动化 第2版 教学课件 ppt 作者 陈芝久 吴静怡 主编 第三章（203页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章,第一节 制冷剂流量调节 第二节 电 磁 阀 第三节 压缩机能量调节 第四节 冷凝压力调节 第五节 蒸发压力调节 第六节 吸气压力调节 第七节 活塞式制冷装置的安全保护系统及附件 第八节 典型制冷装置的自动控制系统 第九节 溴化锂吸收式机组的自动控制 第十节 制冷空调系统的节能控制策略与措施,第一节 制冷剂流量调节,一、毛细管 二、热力膨胀阀 三、电子膨胀阀 四、浮球调节阀,一、毛细管,1.毛细管的节流特性 2.毛细管尺寸估算 3.毛细管节流的制冷系统特点,1.毛细管的节流特性,图3-1 制冷剂沿毛细管流动的状态变化过程,2.毛细管尺寸估算,图3-2 毛细管估算线图 a)R12用 b)R
2、22用,2.毛细管尺寸估算,图3-3 R12、R22毛细管 长度修正系数,3.毛细管节流的制冷系统特点,1)毛细管通流截面固定，不能按工况变化调整通流截面。 2)毛细管对流量变化有自补偿能力，只适合工况变化不大时对流量作微小调整。 3)系统中对制冷剂充灌量有严格的控制范围。 4)压缩机停机时，系统高低压侧贯通，压力很快平衡，因而配用低起动转矩的廉价电动机。 5)毛细管流道细长、易堵，故对系统清洁度要求高。 6)毛细管焊接时，注意防止端口变形。,二、热力膨胀阀,1.热力膨胀阀流量调节系统 2.热力膨胀阀的温包充注 3.热力膨胀阀静态过热度的最佳整定 4.热力膨胀阀的选配,1.热力膨胀阀流量调节系
3、统,1)热力膨胀阀从机械结构设计上保证由温包压力p1提供开阀力，由蒸发压力和调节弹簧力提供关阀力，即(p0+p3)。 2)热力膨胀阀处于即将开启位置时，调节弹簧力p3最小(预先调整的给定弹簧预紧力)，这时热力膨胀阀控制的过热度最小，称之为静态过热度SS；热力膨胀阀从开始开启到全开，弹簧受压缩，p3逐渐由预紧力增到最大，相应的过热度也增到最大，这段过程对应的过热度变化值称为打开过热度OS(又叫可变过热度)；装置工作时，热力膨胀阀处于某一开度所对应的过热度，称为工作过热度OPS。 3)在蒸发温度、冷凝温度和阀前液体温度(或过冷度)一定的条件下，绘制出热力膨胀阀的静态特性曲线，如图3- 6所示。,1
4、.热力膨胀阀流量调节系统,4)当蒸发器阻力小到可以忽略时，关阀力中的蒸发压力由节流后的制冷剂压力代替(两者近似相等)，从而使热力膨胀阀的结构和安装简单，这样结构的热力膨胀阀为内平衡式(图3- 4中所示意的即为内平衡式热力膨胀阀)；当蒸发器阻力不容忽略时，若用节流后压力代替蒸发压力将引起过热度明显增大。,1.热力膨胀阀流量调节系统,图3- 4 热力膨胀阀流量调节系统 蒸发压力 温包压力 调节弹簧的折合压力 (简称调节弹簧力)蒸发器出口处制冷剂温度 A蒸发器入口 E蒸发终了点 F温包安装位置 EF过热段,图3-5 热力膨胀阀过热度控制原理,图3- 6 热力膨胀阀的静态特性曲线,表3-1 使用内平衡
5、式热力膨胀阀时蒸发器阻力的允许值(单位：kPa),2.热力膨胀阀的温包充注,(1)同工质液体充注 温包中充注的感温介质与制冷系统中使用的制冷剂为同种物质，且充注量较多，保证在工作温度范围内，温包中始终有液体。 (2)液体交叉充注 温包为液体充注，但充注物与系统中使用的制冷剂不是同一物质，二者的饱和压力曲线在工作温度范围呈如图3-7b所示的交叉特性。 (3)气体充注 上述两种充注中如果对充注量加以限制，则构成气体充注。 (4)混合充注 温包中注入液体感温剂和不凝性气体。 (5)吸附充注 温包中充入固体吸附剂(例如活性炭)和被吸附气体(例如CO2气体)，获得希望的温包压力-温度曲线，使热力膨胀阀的
6、过热度控制特性得到改善，如图3-7e所示。,2.热力膨胀阀的温包充注,图3-7 各种温包充注的热力膨胀阀过热度控制特性 a)同工质液体充注 b)液体交叉充注 c)气体充注 d)混合充注 e)吸附充注,(1)同工质液体充注,1)随蒸发温度t0降低，静态过热度增大，这说明阀的低温工作特性较差，故使用中蒸发温度一般不低于-40。 2)装置停机时，维持热力膨胀阀关闭的压力差仅为弹簧预紧力，故热力膨胀阀关闭不严；开机时，阀将迅速开大，蒸发器充分供液，其结果是起动降温快，但系统持续长时间在高吸气压力下工作，容易造成电动机超载(特别是在低温制冷装置中)。 3)温包中液体量较多，温包感温滞后，造成调节过程中产
7、生较大的流量波动。 4)热力头内的压力p1只取决于温包处的温度t1，故热力膨胀阀的工作不受环境温度的影响。,(2)液体交叉充注 温包为液体充注，但充注物与系统中使用的制冷剂不是同一物质，二者的饱和压力曲线在工作温度范围呈如图3-7b所示的交叉特性。,(3)气体充注,1)停机时，维持热力膨胀阀关闭的压力差较大，故热力膨胀阀关闭较严。 2)开机时，只有当吸气压力降低到MOP值以下后，热力膨胀阀才逐渐打开，于是可以防止起动超载。 3)由于温包内的液体量少、惯性小和感温迟后小，故热力膨胀阀的调节反应较快。 4)环境温度对热力膨胀阀的工作有影响，使用中必须保持温包处于热力头系统中的最低温度，否则，感温液
8、体向温包以外迁移，将影响热力膨胀阀的正确动作。,(4)混合充注 温包中注入液体感温剂和不凝性气体。,(5)吸附充注 温包中充入固体吸附剂(例如活性炭)和被吸附气体(例如CO2气体)，获得希望的温包压力-温度曲线，使热力膨胀阀的过热度控制特性得到改善，如图3-7e所示。,3.热力膨胀阀静态过热度的最佳整定,图3-8 蒸发器负荷Q 与过热度t的关系,4.热力膨胀阀的选配,热力膨胀阀的设计选配是指根据制冷系统设计的制冷量、工况、制冷剂及系统的实际结构布置情况，选择合适容量和形式的热力膨胀阀。 每只热力膨胀阀只能用于它规定的制冷剂系统中。相同开度下热力膨胀阀前后的压力差影响制冷剂流经热力膨胀阀的流速乃
9、至流量。随着蒸发温度的降低，热力膨胀阀相对容量变小，见表3-2。阀前液体的过冷度影响到节流后两相制冷剂的干度，对热力膨胀阀的流量系数产生影响。热力膨胀阀相对容量随阀前液体过冷度增大而增大，见表3-3。热力膨胀阀入口处必须避免制冷剂液体中有气体闪发，否则严重影响阀容量。冷凝器至热力膨胀阀前的液管有阻力降时，必须增加液体过冷度，以防止阀前汽化，表3-4和表3-5给出与此有关的数据。,4.热力膨胀阀的选配,表3-2 蒸发温度对热力膨胀阀相对容量的影响,4.热力膨胀阀的选配,表3-3 阀前液体过冷度对热力膨胀阀相对容量的影响,表3- 4 冷凝器/贮液器与蒸发器之间高差引起的静压损失p(单位：MPa),
10、4.热力膨胀阀的选配,表3-5 液体侧压力损失为p时不产生气体闪发必须的最小过冷度t(单位：),4.热力膨胀阀的选配,表3- 6 R22热力膨胀阀容量(单位：kW),4.热力膨胀阀的选配,表3- 6 R22热力膨胀阀容量(单位：kW),4.热力膨胀阀的选配,表3- 6 R22热力膨胀阀容量(单位：kW),4.热力膨胀阀的选配,表3- 6 R22热力膨胀阀容量(单位：kW),4.热力膨胀阀的选配,表3- 6 R22热力膨胀阀容量(单位：kW),三、电子膨胀阀,1.热动式膨胀阀 2.电磁式膨胀阀 3.电动式膨胀阀,三、电子膨胀阀,图3-9 电子式流量调节系统的组成 1电子膨胀阀 2干式蒸发器 3温
11、度传感器 4电子调节器,1.热动式膨胀阀,图3-10 热动式膨胀阀结构(TQ/PHTQ型) 1阀头 2止动螺钉 3“O”形圈 4电线套管 5电线 6、8螺钉 7垫片 9上盖 10电线旋入口 11密封圈 12、13垫片 14端板 15膜头 16NTC传感元件 17PTC加热元件 18节流组件 19阀体,1.热动式膨胀阀,图3-11 TQ型热动式膨胀阀的应用示例,1.热动式膨胀阀,图3-12 蒸发器中的参数信号,1.热动式膨胀阀,表3-7 TQ/PHTQ热动式膨胀阀的额定容量,1.热动式膨胀阀,图3-13 电磁式膨胀阀 a)结构图 b)流量特性 1出口 2弹簧 3阀针 4阀杆 5柱塞弹簧 6柱塞
12、7线圈 8阀座 9入口,2.电磁式膨胀阀,电磁式膨胀阀结构如图3-13a所示。电磁线圈通电前针阀处于全开位置，通电后，由于电磁力的作用，磁性材料所制成的柱塞被吸引上升，从而带动针阀使开度变小。阀的开度取决于加在线圈上的控制电压(或电流)，故可以通过改变控制电压调节流量。阀的流量特性如图3-13b所示。 这种电磁式膨胀阀结构简单，动作响应快，但工作时需要一直为它提供控制电压。日本的电磁式膨胀阀采取这种形式。 另外，还有一种电磁式膨胀阀。它事实上是一种特殊结构的电磁阀，带有内置节流孔，通电开型。电磁线圈上施加固定周期的电压脉冲，一个周期内阀开、闭循环一次。阀流量由脉冲宽度决定。负荷大时，脉宽增加，
13、阀打开时间长；负荷低时，脉宽减小，阀打开时间短。断电时，阀完全关闭，还起到电磁截止阀的作用。工作中由于阀交替打开和关闭，液管和吸气管中会产生压力波动，但并不影响制冷机的运行特性。,3.电动式膨胀阀,1)流量调节不受冷凝压力变化的影响。 2)对膨胀阀前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。 3)由于电信号传递快，执行动作迅速、准确，故能够及时、精确地调节流量。 4)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。 5)在装置的整个运行温度范围，可以有相同的过热度设定值。 6)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
14、进行调节器参数整定。,3.电动式膨胀阀,图3-14 电动式膨胀阀(直动型)结构 1入口 2针阀 3阀杆 4转子 5线圈 6出口,3.电动式膨胀阀,图3-15 步进电动机驱动原理图,3.电动式膨胀阀,图3-16 流量特性,3.电动式膨胀阀,表3-8 电子膨胀阀技术参数,四、浮球调节阀,图3-17 低压浮球调节阀的结构及其应用 1指针 2液相平衡管 3浮球室 4侧盖 5螺钉 6高压液体入口 7、12垫片 8堵头 9手动调节机构，节流阀 10旁通孔、调节孔 11、13、15“O”形圈 14阀孔 16针形阀 17汽相平衡管 18浮球 19杠杆机构 P高压液体入口的并行接口 S高压液体入口的串行接口,四
15、、浮球调节阀,图3-18 低压浮球调节阀与主阀组合应用示例,四、浮球调节阀,图3-19 高压浮球调节阀结构和其应用 1手动调节机构，节流阀 2旁通孔、调节孔 3、5、7“O”形圈 4、18、20垫片 6节流孔 8针形阀 9液相平衡管 10浮球 11杠杆机构 12固定板 13汽相平衡管 14浮球室 15侧盖 16螺钉 17流出管接口 19堵头 P流出管接口的并行接口 S流出管接口的串行接口,四、浮球调节阀,图3-20 高压浮球调节阀与主阀组合的应用,四、浮球调节阀,表3-9 浮球调节阀(SV型)的额定容量,第二节 电 磁 阀,图3-21 直动式电磁阀 1滤网 2垫片 3阀体 4密封垫 5上盖及锁
16、帽 6电线引口 7电磁线圈 8衔铁 9阀板 10阀孔,第二节 电 磁 阀,图3-22 继动式电磁阀 a)膜片结构 b)活塞结构 1主阀座 2主阀板 3平衡孔 4、5、18密封垫 6衔铁 7电磁线圈 8上盖及锁帽 9端子盒 10接头 11接地端 12辅阀板 13辅阀孔 14膜片/伺服活塞 15支撑刷 16垫片 17阀体 19手动顶杆,第二节 电 磁 阀,图3-23 无压差开启的继动式电磁阀 1阻尼孔 2外部引压管 3手动顶开杆 4上盖 5上盖中的通道 6活塞 7弹簧 8锁环 9内衬 10阀体 11阀体中的通道 12阀杆 13阀芯 14阀板 15下盖 16堵头 A电磁导阀(NC)B电磁导阀(NO),第三节 压缩机能量调节,一、吸气节流能量调节 二、热气旁通能量调节 三、压缩机气缸卸载及运行台数控制能量调节 四、压缩
