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1、第5章 节流装置和辅助设备,第1节 节流装置,作用：(1)对高压液态制冷剂节流降压，保证冷凝器和蒸发器之间的压力差，使蒸发器内的也太制冷剂在要求的低压下蒸发，达到制冷的目的； (2)调节供入蒸发器的制冷剂流量，以适应蒸发器的热负荷变化。 又称：流量控制机构( Metering Device ),第1节 节流装置,类型： (1) 手动膨胀阀 (2) 浮球膨胀阀 (3) 热力膨胀阀（TEV） (4) 电子膨胀阀 (5) 毛细管 (6) 节流短管,一、手动膨胀阀,仅用于： 氨制冷系统、 实验装置、 旁路备用等。,二、浮球膨胀阀,除了节流降压、调节流量之外，还可保持蒸发器内一定的液位。 适用于：具有自
2、由液面的蒸发器，如 满液式蒸发器 低压循环贮液桶 中间冷却器 类型：直通式、非直通式,直通式浮球膨胀阀,供液通过浮球室和下部的 液体平衡管流入蒸发器。 特点：构造简单； 浮球室液面波动大， 浮球传递给阀芯的冲击力也 大，易损坏。,非直通式浮球膨胀阀,阀门机构在浮球室外部，节流后的制冷剂不经过浮球室直接流入蒸发器。 特点：浮球室液面稳定；结构和安装较复杂。,三、热力膨胀阀,工作原理：通过蒸发器出口处气态制冷剂的过热度控制阀的开度。 用于：非满液式蒸发器。 型式：内平衡式、外平衡式。,（一）内平衡式热力膨胀阀,（一）内平衡式热力膨胀阀,p1阀后制冷剂的压力，作用在膜片下部，使阀门向关闭方向移动；
3、p2弹簧作用力，也施加于膜片下方，使阀门向关闭方向移动，其作用力大小可通过调整螺丝予以调整； p3感温包内制冷剂的压力，作用在膜片上部，使阀门向开启方向移动，其大小取决于感温包内制冷剂的性质和感温包感受的温度。,（二）外平衡式热力膨胀阀,（二）外平衡式热力膨胀阀,使用外平衡式热力膨胀阀的蒸发器阻力损失值(R22) 蒸发温度 （） 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 阻力损失 （kPa） 42 33 26 19 14 10 7,带保险结构的双向热力膨胀阀,1 膜盒 1-1 感温管 1-2 连接毛细管 1-3 顶盖 1-4 膜片 1-5 底盖 1-6 限位块 1-7 感温剂 2 阀体
4、 2-1 阀座孔 3 压力传递管 4 阀针 5 阀芯 6 平衡弹簧 7, 8 液体连接管,（三）感温包的充注,由制冷剂种类、蒸发温度，决定感温系统的充注物质和充注方式。 充注方式： (1)充液式 (2)充气式 (3)交叉充液式 (4)混合充注式 (5)吸附充注式,1. 充液式热力膨胀阀,充液量应足够大，以保证在任何温度下，感温包内都有液体存在。感温系统内的压力是所充注液体的饱和压力。 优点：阀的工作不受膨胀阀和平衡毛细管所处环境温度的影响；温度低于感温包感知的温度也能正常工作。 不足：随蒸发温度的降低，过热度明显上升，导致充液式热力膨胀阀温度适应范围较小。,1. 充液式热力膨胀阀,蒸发温度5时
5、， 蒸发器出口制冷剂的过热度为5 (线段ab) 当蒸发温度为-15和 -40时， 过热度分别为8 (线段cd)和15 (线段ef),2. 充气式热力膨胀阀,充注物质：与制冷系统相同的制冷剂； 充注量：取决于热力膨胀阀工作时的最高蒸发温度(tA)，在该温度下，所充注的液体应全部气化。 当感温包内温度低于tA时，感温包内压力-温度的关系为制冷剂的饱和特性曲线； 当感温包内温度高于tA时，感温包内的制冷剂为气态，温度增加、压力变化却不大。,2. 充气式热力膨胀阀,当系统的蒸发温度超过最高限定温度时，蒸发器出口处过热度很大，但阀门并不能开大。可控制对蒸发器的供液量，避免系统蒸发温度过高时，压缩机过载。
6、,3. 其它充注式热力膨胀阀,交叉充液式：感温包内的感温物质不同于制冷系统的制冷剂； 混合充注式：感温包内除了充注与系统不同的制冷剂以外，还充注一定量的不凝性气体； 吸附充注式：感温包内装填吸附剂或充注吸附性气体。,（四）热力膨胀阀的选配和安装,选配时需考虑： (1)制冷剂种类 (2)蒸发温度范围 (3)阀后蒸发器的最大制冷量 (4)阀前后压差； 保证膨胀阀的容量与蒸发器的负荷相匹配。,（四）热力膨胀阀的选配和安装,阀体安装：位置应靠近蒸发器；垂直放置，不可倾斜、颠倒； 感温包的安装： （1）方法：缠在吸气管上，紧贴管壁、包扎紧密。与管壁接触处应将氧化皮清除干净。 吸气管外径小于22mm时，包
7、在管子上部； 吸气管外径大于22mm时，安装在吸气管水平轴线以 下45之间。 为防止感温包受外界温度的影响，包扎好后需再缠包不吸水绝热材料。,感温包的安装方法：,（四）热力膨胀阀的选配和安装,(2)感温包安装位置 蒸发器出口、压缩机的吸气管段上，且尽可能装在水平管段上。 不得置于有积液、积油处！ 为防止因水平管积液、膨胀阀操作失误，蒸发器出口处吸气管需要抬高时，抬高处要设存油弯；不然，要将感温包安装在立管上。,感温包安装位置（续1）,（四）热力膨胀阀的选配和安装,(2)感温包安装位置（续2） 采用外平衡式热力膨胀阀时： 外平衡管一般连接在蒸发器出口、感温包后的压缩机吸气管上，接口应位于吸气管顶
8、部，以防被润滑油堵塞。 为了抑制制冷系统运行时的波动，也可将外平衡管连接在蒸发管压力降较大的部位。,四、电子膨胀阀,特点： 利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，达到调节供液量目的。 供液量调节范围宽、调节反应快。 按驱动方式不同，分为： （1）电磁式 （2）电动式：又分直动型和减速型两种。,1.电磁式电子膨胀阀,1柱塞弹簧 2线圈 3柱塞 4阀座 5弹簧 6针阀 7阀杆,开度电压关系图,2.电动式电子膨胀阀,由步进电机驱动针阀， 分直动型和减速型两种,流量脉冲数关系图,1转子 2线圈 3针阀 4阀杆,直动型电动式电子膨胀阀,减速型电动式电子膨胀阀,流量脉冲数关系图,1转
9、子 2线圈 3针阀 4阀杆 5减速齿轮组,电子膨胀阀的控制信号,（1）过热度调节：用于干式蒸发器 在蒸发器出口设置温度传感器或压力传感器，以采集蒸发器出口制冷剂的过热度，反馈调节控制阀的开度； 前馈加反馈复合调节，可消除由于蒸发器管壁与传感器热容造成的过热度控制滞后，改善系统调节品质，在很宽的蒸发温度区域使过热度控制在目标范围内； （2）指定调节程序 热泵机组除霜、压缩机排气温度控制 （3）液位调节：用于满液式蒸发器,五、毛细管,直径0.72.5mm、长度0.66m的细长紫铜管 广泛用于小型全封闭直冷装置 工作原理：液体比气体更容易通过毛细管。,具有一定再冷度的液态制冷剂进入毛细管后，沿管长方
10、向压力和温度的变化：,五、毛细管,供液能力取决于： 毛细管入口处制冷剂的状态（压力、温度） 毛细管的几何尺寸（长度、内径） 尺寸确定： 要求的制冷剂流量 毛细管入口处制冷剂的状态,毛细管的特点：,结构简单、价格低； 无运动部件； 系统不需要装设贮液器、制冷剂充注少； 压缩机停转后，冷凝器和蒸发器内的压力可较快达到平衡，减轻电机的启动负荷。 调节性能差，供液量不能随工况变化而调节； 适用于蒸发温度变化不大、工况比较稳定的场合。,六、节流短管,是一种定截面节流孔口的节流装置 已被应用于部分汽车空调、少量冷水机组和热泵机组中 主要优点：价格低廉、制造简单、可靠性好、便于安装，取消了热力膨胀阀系统中用
11、于判别制冷负荷大小所增加的感温包等，具有良好的互换性和自平衡能力。,节流短管的结构：,1出口滤网；2节流孔；3密封圈；4塑料外壳；5进口滤网,第2节 辅助设备,设置辅助设备的目的： 改善直冷系统的工作条件； 提高运行的经济性和可靠性。 类型： 制冷剂的贮存、分离、净化 润滑油的分离、收集 安全保护,一、贮液器,贮液器的结构,一、贮液器,贮液器与冷凝器的连接,一、贮液器,小型制冷装置、采用干式蒸发器的氟制冷装置：采用较小的贮液器； 采用卧式壳管式冷凝器的制冷系统，不需单独设置贮液器； 采用风冷冷凝器的系统，一般应设贮液器； 高压贮液器的存液量不超过自身容积的80%； 低压贮液器的存液量不超过自身
12、容积的70%、不低于30%。,二、气液分离器,氟利昂用筒体型气液分离器,氨用立式气液分离器,三、过滤器和干燥器,1.过滤器,氟利昂液体过滤器,干燥过滤器,1筒体； 2过滤芯； 3弹性膜片； 4波形多孔板； 5聚酯垫,四、油分离器,惯性式油分离器,洗涤式油分离器,仅用于氨制冷系统,离心式油分离器,过滤式油分离器,五、集油器,六、不凝性气体分离器,不凝性气体分离器的工作原理：,七、安全装置,安全阀、熔塞、紧急泄氨器 安全阀：用弹簧或其他方法使其保持关闭的压力驱动阀，当压力超过设定值时，就会自动泄压。,熔塞：采用在预定温度下会熔化的 构件来释放压力的一种安全装置， 通常用于直径小于152mm，内部
13、净容积小于0.085m3的容器中。,紧急泄氨器,第4节 制冷剂管路的设计,管材选择： 氟系统：铜管 系统容量较大时用无缝钢管； 氨系统：无缝钢管 禁用铜及铜合金管和铜件。,一、管路的布置原则,(1)配管应尽可能短且直， 以减少管道、制冷剂充注量、系统压力降； (2)管道的布置应不妨碍对压缩机等设备的操作管理与检修，不妨碍交通、不妨碍门窗的开关； (3)管道与墙面、顶棚，管道之间应保持适当间距； (4)管道穿过墙、地板、顶棚处应有套管，套管直径应保证能安装足够的保温层。,（一）压缩机的排气管,氟利昂压缩机排气管 坡度不小于0.01,氨压缩机排气管,有容量调节的制冷压缩机，应保证系统在低负荷运行时
14、，能将润滑油从排气立管中带走采用双排气立管。,双排气立管管道连接,立管A管径小最低负荷运行时保证润滑油能被气流带走； 立管B管径较大，满负荷运行时保证润滑油能被气流带走。,（二）压缩机的吸气管,氟利昂压缩机吸气管,双吸气立管管道连接 有容量调节的氟系统采用,氟利昂压缩机并联时的管路连接,（四）供液管,冷凝器高于蒸发器时的管道布置,供液管抬高至少2m后再联至蒸发器，但膨胀阀前如果 安装有电磁阀则不必如此。,均匀供液,蒸发器上下布置时，供液管向上抬高，管内压力降低并伴 随部分液体气化，应防止闪发蒸气进入最高处的蒸发器。,高差较大的蒸发器给液,一根立管为数个高差较大的蒸发器供液时， 可使闪发蒸气均匀
15、分配。,氨供液管路上放油,防止积油影响供液，在管路最低点、调节站的低处设放油阀。,二、制冷剂管道管径的确定,（一）原则 (1)应综合考虑经济性、压力降、回油三个因素。 (2)氟系统：吸、排气管路的压力损失不超过相应温度变化1 氨系统：吸、排气管路的压力损失不超过相应温度变化0.5 (3)从冷凝器至贮液器的液管，管内流速应小于0.5 m/s； 从贮液器至膨胀阀的液管：防止液态制冷剂气化造成供液不足 离开冷凝器时有35的过冷度； 管内流速保持在0.51.25m/s，压力降不大于0.5bar； 膨胀阀高于贮液器达4m时，须有5的过冷度。 (4)氟系统的吸气管径应保证润滑油顺利返回压缩机。,R22回气
16、管、排气管的最低带油流速：,（二）确定方法,计算法 使用图表确定。,思考题,1. 热力膨胀阀和电子膨胀阀是如何自动调节供入蒸发器的制冷剂流量以适应热负荷变化的？分析热力膨胀阀和电子膨胀阀在变容量制冷系统中的适用性。 2. 分析充液式和充气式外平衡热力膨胀阀的工作过程。如果两者感温包均忘记安装于蒸发器出口（5）而是放置在温度为30的空气中，各会出现何种现象？ 3. 一只完好的热力膨胀阀（未装入制冷系统），其阀口是开启还是闭合的？为什么？如果感温包破裂，其阀口是开启还是闭合的？为什么？ 4. 膨胀阀前出现制冷剂气化对膨胀阀的性能有何影响？,思考题,5. 如果冷水机组的热力膨胀阀选型过大或过小，对系统性能有何影响？ 6. 毛细管和节流短管的相似之处和各自的优缺点是什么？ 7. 离心式油分离器借助离心力分离润滑油，速度越大，离心力越大，可是为什么要限制流体通过筒体的速度不超过0.8m/s? 8. 在空气源热泵机组中，压缩机吸气管道需兼顾制冷工况和制热工况的正常工作和制冷/制热效率，设计
