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1、制冷用热力膨胀阀过热度控制特性的应用和研究 目前国内制冷机的制冷系统普遍采用制冷剂的蒸汽压缩循环方式，其中起着至关重要作用的节流元件-热力膨胀阀的特性研究乏人问津，导致国内很多同行对热力膨胀阀的合理高效配置缺乏了解，对热力膨胀阀的实际节能作用缺乏认识。其实，热力膨胀阀在制冷系统中，除了把制冷剂从高压通过节流转换为低压，实现制冷效果外，还有一个很重要的自动控制流量的功能，这功能的优化可在制冷剂运行的整个制冰(降温)过程中，保持制冷剂的蒸发吸热过程在蒸发器中被充分利用，从而达到最经济、最有效的制冷效率，达到我们实在的节能目的，我们在对制冷机选用冷量匹配的膨胀阀的同时，对其工作过热度的控制特性要求绝
2、对不可以忽视。我们大家知道，热力膨胀阀流量的自动调节是通过蒸发器出口处的过热度控制的，该处的过热度的大小可直接反映出蒸发器其蒸发面积的利用率，如果一个热力膨胀阀运行中能使该处的过热度小，则表示蒸发面积的利用率高，也就是制冷效率高，假如该处的过热度甚至为零，那么这蒸发器的蒸发面积利用率达到100%，相对来说就是制冷的时间会更短。由于目前热力膨胀阀包括其温度传感器的充注结构特性，决定了阀本身的工作是必须在阀的一个开启过热度和一个工作过热度下，对流入的制冷剂流量进行调节。因此，如何能保持阀在蒸发器整个降温过程中，始终有一个较小的开启过热度，甚至是零过热度下工作。则是我们对热力膨胀阀的热力特性的选择及
3、探讨必须要进行的一个课题。现在国外知名公司的产品已经提供了能满足各种热力特性要求的热力膨胀阀，在我们国内，虽然大部分的生产厂商还尚未掌握这方面的技术，但还是有些生产厂商具有各种热力特性要求的制作经验并有成功的产品(包括零过热度)，在与国外知名公司产品的对比中并不逊色。如下测试曲线图是国内具有等过热度特性的热力膨胀阀在Bitzer实验室与Danfoss和Parker的同类产品同时作测试(图一)，测试结果反映的降温速度比Danfoss同类产品快，它在稳定蒸发温度工况时的温度波动只有4，而Danfoss同类产品为10(图二)，整个测试说明国产的产品动作晌应好、滑动系数低、低温过热度小。充注等各性能指
4、标都可以优于国外顶级公司产品。图一图二热力膨胀阀自动调节流量的热力特性有以下几种：A、同工质充注的阀，即阀的热力传感器(称作温包)中单纯充注与机组同样的制冷工质，这是最原始的充注方式，在温包中，工质的温度压力变化与制冷机组中的制冷剂温度压力变化是平行的，由于大多数的制冷工质其温度与对应的压力不呈线性关系，因此在不同的蒸发温度点上，阀的开启过热度不仅变化而且很大。见下图，在低温端的t1远比高温端的t2要大。图三比如有的生产厂商的产品，出厂调试时，在0设定开启过热度3.5K，但当偏离此点后，其原设定的开启过热度均会变大，甚至降温至-20以下时，开启过热度将超过10K，只有在其设定值0点上下几度时，
5、才符合3.5K左右的过热度，这意味着蒸发器的面积越是到低温时越是没被充分利用，制冷效率越来越低，制冷时间长。图四是该产品在不同蒸发温度点时的开启过热度实测曲线，从图中可明显的看出来。图四B、现在具有等过热度开阀特性的热力膨胀阀是各种讲究效率的制冷机必备的，所谓等过热度是指阀在运行过程中，在不同的蒸发温度点时，能始终自动维持原设定的开启过热度，它采用的是混合充注的方法，能够与温包感受到的温度保持等温差跟踪。与同工质充注的阀相比，它在低蒸发温度时，仍然保持在设定的开启过热度，使制冷机运行至低温时，蒸发器的面积利用仍然处于正常状态。目前，适用于各种制冷剂的等过热度膨胀阀，在其整个蒸发温度范围内，过热
6、度的波动可以做到不超过1K。图五是国内某生产厂商TI-R22型热力膨胀阀感受不同蒸发温度点时的过热度测试图，从实测的结果看，明显在整个蒸发温度工况下，开启过热度基本不变。图五C、随着制冷机技术的不断发展，蒸发器过液的技术得到解决，设计师不用过份担心液击冲缸，则可以尽可能的降低蒸发器的过热度，以求取得蒸发器的蒸发面积充分利用，尤其是运行在低温工况及要求的制冰温度时，蒸发器中的制冷剂的供液量大大减少，此时，适当的减小阀的开启过热度，甚至到零，这样会减缓供液量减少的速度，即适当的增大了制冷剂的流量，相当于增加了制冷能力，会使制冰的时间缩短，具有这种热力特性即随着蒸发温度下降，阀的开启过热度亦变小的热力膨胀阀，现在制冰机中选用较多，这种特性的阀在国内目前几乎很少有厂商在生产，制冷机厂商一般均采购进口产品，其实我们国产已有这种热力特性的，用于R22(R134a)系统5冷吨以下的热力膨胀阀(图六)，在国内某生产厂商的CM105和CM85型制冰机上应用，其要求从常温水到卸冰的时间低于40分钟的效果与Danfoss的TDN1型热力膨胀阀不相上下，由于关键的充注技术已被解决，相对来说该产品的生产成本也不会太高。图七是国产TD-1.1/5型随蒸发温度下降而开启过热度亦变小的热力膨胀阀和丹佛斯产品比较的过热度测试图。
