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1、第四章第四章 节流装置节流装置 节流装置是制冷装置中的重要部件之一，其节流装置是制冷装置中的重要部件之一，其作用作用是是将冷将冷凝器或储液器中冷凝压力下的饱和制冷剂液体（或过冷液体）凝器或储液器中冷凝压力下的饱和制冷剂液体（或过冷液体）节流降压至蒸发压力和蒸发温度，同时根据制冷负荷的变化节流降压至蒸发压力和蒸发温度，同时根据制冷负荷的变化调节进入蒸发器的制冷剂流量。调节进入蒸发器的制冷剂流量。1、节流装置的工作原理和种类、节流装置的工作原理和种类 制冷剂液体通过小孔时的节流现象制冷剂液体通过小孔时的节流现象 工作原理：工作原理：当制冷剂液体当制冷剂液体通过一个小孔时，一部分通过一个小孔时，一部
2、分静压力转变为动压力，流静压力转变为动压力，流速急剧增大，静压下降，速急剧增大，静压下降，达到降压调节流量的目的达到降压调节流量的目的 2021/7/241在节流过程中，由于制冷剂流速高，来不及在节流过程中，由于制冷剂流速高，来不及与外界进行热交换，所以可以把节流过程看与外界进行热交换，所以可以把节流过程看作为等焓节流，即在节流过程中的热量与动作为等焓节流，即在节流过程中的热量与动量都没有变化。量都没有变化。 h1=h22021/7/242制冷剂在通过节流装置降压时，由于制冷剂在通过节流装置降压时，由于压力降低压力降低，制冷剂液，制冷剂液体的体的沸点降低沸点降低，使部分制冷剂液体发生沸腾。，使
3、部分制冷剂液体发生沸腾。 又由于节流过程为一又由于节流过程为一等焓过程等焓过程，故制冷剂液体沸腾所吸，故制冷剂液体沸腾所吸收的热量为其自身尚未气化的制冷剂液体的热量。由于此部收的热量为其自身尚未气化的制冷剂液体的热量。由于此部分液体放出热量，故分液体放出热量，故温度降低温度降低。制冷剂流过节流阀孔，会沸腾膨胀而成为湿蒸气，所以又制冷剂流过节流阀孔，会沸腾膨胀而成为湿蒸气，所以又称为称为节流膨胀节流膨胀。常用的节流机构有毛细管、手动节流阀、热力膨胀阀、浮常用的节流机构有毛细管、手动节流阀、热力膨胀阀、浮球调节阀、节流孔板以及电子膨胀阀，其中毛细管和节流孔球调节阀、节流孔板以及电子膨胀阀，其中毛细
4、管和节流孔板不具备调节功能板不具备调节功能2021/7/243第一节第一节 毛细管毛细管 毛细管是一种最简单的节流机构。在电冰箱、窗式空毛细管是一种最简单的节流机构。在电冰箱、窗式空调器、小型除湿机等小型的氟利昂制冷装置中。调器、小型除湿机等小型的氟利昂制冷装置中。毛细管是一种管径很细毛细管是一种管径很细的空心管，它利用细管的空心管，它利用细管的流动阻力起节流降压的流动阻力起节流降压作用作用 毛细管的节流原理毛细管的节流原理1.冷凝器出口；冷凝器出口；2.液态；液态；3.毛细管；毛细管；4.液态液态+气态；气态；5.蒸发器入口蒸发器入口 2021/7/244毛细管通常为内径毛细管通常为内径0.
5、50.52.5mm2.5mm的紫铜管，一般长度为的紫铜管，一般长度为0.60.66.0m6.0m。只要毛细管的。只要毛细管的管径管径和和长度长度选择适当，就可使冷凝器和选择适当，就可使冷凝器和蒸发器之间产生需要的压力差，并使制冷系统获得所需的制蒸发器之间产生需要的压力差，并使制冷系统获得所需的制冷剂流量。冷剂流量。优点优点: :结构简单、制造方便、价格便宜和不易发生故障等，结构简单、制造方便、价格便宜和不易发生故障等，而且压缩机停机后，冷凝器和蒸发器的压力可以自动达到平而且压缩机停机后，冷凝器和蒸发器的压力可以自动达到平衡，减轻了再次启动电动机时的负荷。衡，减轻了再次启动电动机时的负荷。缺点缺
6、点：调节性能差，当蒸发器的负荷变化时，不能很好地适：调节性能差，当蒸发器的负荷变化时，不能很好地适应。应。因此，毛细管因此，毛细管只适合用于蒸发温度变化范围很小只适合用于蒸发温度变化范围很小的小型全封的小型全封闭式制冷装置中，一般用作闭式制冷装置中，一般用作电冰箱、空调器等电冰箱、空调器等小型制冷装置小型制冷装置上使用的节流元件。上使用的节流元件。 2021/7/245 采用毛细管作为节流器的制冷系统，制冷采用毛细管作为节流器的制冷系统，制冷剂的充注量要求很准确，毛细管的入口要设置剂的充注量要求很准确，毛细管的入口要设置过滤器过滤器，几根毛细管并联工作时最好设分液器，几根毛细管并联工作时最好设
7、分液器，以利于流量均匀分配。以利于流量均匀分配。2021/7/246 手动节流阀手动节流阀手动节流阀手动节流阀 手动节流阀又称调节阀或膨胀阀，是最老式的手动节流阀又称调节阀或膨胀阀，是最老式的节流阀，多用于氨制冷装置，用手动方式调整节流阀，多用于氨制冷装置，用手动方式调整阀孔的流通面积来改变向蒸发器的供液量。阀孔的流通面积来改变向蒸发器的供液量。 2021/7/247手动节流阀由阀体、阀芯、阀杆、填料压盖、上盖和手手动节流阀由阀体、阀芯、阀杆、填料压盖、上盖和手轮等零件组成。轮等零件组成。 手动节流阀手动节流阀1.手轮；手轮；2.上盖；上盖；3.填料函；填料函；4.阀体；阀体；5.阀芯；阀芯；
8、6.阀杆；阀杆；7.填料压盖填料压盖 阀芯为阀芯为针型针型或具有或具有V V型缺口的锥体型缺口的锥体，阀杆采用阀杆采用细牙螺纹细牙螺纹，便于微量启闭阀芯。便于微量启闭阀芯。旋转手轮时，阀门旋转手轮时，阀门的开启度缓慢地增的开启度缓慢地增大或减小，保证了大或减小，保证了良好的调节性能。良好的调节性能。 2021/7/248手动节流阀开启的大小，需要操作人员频繁地手动节流阀开启的大小，需要操作人员频繁地调节，以适应负荷的变化。通常开启度为调节，以适应负荷的变化。通常开启度为1/81/81/41/4圈，一般不超过一圈，开启度过大就起不到圈，一般不超过一圈，开启度过大就起不到节流降压的作用。节流降压的
9、作用。手动节流阀现已大部分被自动节流机构取代，手动节流阀现已大部分被自动节流机构取代，只有氨制冷系统或试验装置中还在使用。在氟利只有氨制冷系统或试验装置中还在使用。在氟利昂制冷系统中，手动节流阀作为备用阀安装在旁昂制冷系统中，手动节流阀作为备用阀安装在旁通管路上，以便自动节流机构维修时使用。通管路上，以便自动节流机构维修时使用。 2021/7/249第二节第二节 热力膨胀阀热力膨胀阀 热力膨胀阀普遍适用于氟利昂制冷系统中，是热力膨胀阀普遍适用于氟利昂制冷系统中，是温度调节式节流阀。热力膨胀阀主要由温度调节式节流阀。热力膨胀阀主要由阀体、感阀体、感温包和毛细管温包和毛细管组成，其工作原理是用感温
10、包来感组成，其工作原理是用感温包来感受蒸发器出口受蒸发器出口过热度过热度的大小，自动调节阀芯的开的大小，自动调节阀芯的开启度，控制制冷剂流量。启度，控制制冷剂流量。过热度大过热度大，说明供液量，说明供液量不足，制冷剂流量过小，因此不足，制冷剂流量过小，因此加大阀门的开启度加大阀门的开启度；过热度小过热度小，说明制冷剂流量过大，因此，说明制冷剂流量过大，因此减小阀门减小阀门开启度。开启度。2021/7/24101.1.热力膨胀阀的结构与工作原理热力膨胀阀的结构与工作原理 热力膨胀阀可分为内平衡式热力膨胀阀和外热力膨胀阀可分为内平衡式热力膨胀阀和外平衡式热力膨胀阀。当制冷剂流经蒸发器的阻力平衡式热
11、力膨胀阀。当制冷剂流经蒸发器的阻力较小时，最好采用内平衡式热力膨胀阀；反之，较小时，最好采用内平衡式热力膨胀阀；反之，当蒸发器阻力较大时，一般为超过当蒸发器阻力较大时，一般为超过0.03MPa0.03MPa时，应时，应采用外平衡式热力膨胀阀。采用外平衡式热力膨胀阀。 2021/7/2411（1）内平衡式热力膨胀阀）内平衡式热力膨胀阀 内平衡式热力膨胀阀由阀体、阀座、传动杆、阀针、弹簧、内平衡式热力膨胀阀由阀体、阀座、传动杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、连接管、膜片等部件组成调节杆、感温包、连接管、膜片等部件组成 （见仿真图）（见仿真图）内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀 1.膜片；膜片；3.
12、过滤网；过滤网；4.弹簧；弹簧；6.调调节杆；节杆；7.阀帽；阀帽；10.阀针；阀针；11.阀座；阀座；12.感温包；感温包；14.阀体；阀体；15.传动杆；传动杆；16.连接管连接管 膜片、导压毛细管、膜片、导压毛细管、温包和阀顶盖组成一温包和阀顶盖组成一个封闭的空间，里面个封闭的空间，里面充注充注R22R22、R12R12等感温等感温计。阀门工作时，膜计。阀门工作时，膜片通过阀杆带动阀芯片通过阀杆带动阀芯上下移动，使阀口开上下移动，使阀口开大或关小。大或关小。2021/7/2412内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀2021/7/2413其工作原理：其工作原理： n n感温包感温包感温包感
13、温包里灌注氟利昂里灌注氟利昂里灌注氟利昂里灌注氟利昂或其它易挥发的液体，或其它易挥发的液体，或其它易挥发的液体，或其它易挥发的液体，把它紧固在蒸发器出把它紧固在蒸发器出把它紧固在蒸发器出把它紧固在蒸发器出口的回气管上，用以口的回气管上，用以口的回气管上，用以口的回气管上，用以感受回气的温度变化；感受回气的温度变化；感受回气的温度变化；感受回气的温度变化；n n毛细管毛细管毛细管毛细管是用直径很细是用直径很细是用直径很细是用直径很细的铜管制成，其作用的铜管制成，其作用的铜管制成，其作用的铜管制成，其作用是将感温包内由于温是将感温包内由于温是将感温包内由于温是将感温包内由于温度的变化而造成的压度的
14、变化而造成的压度的变化而造成的压度的变化而造成的压力变化传递到动力室力变化传递到动力室力变化传递到动力室力变化传递到动力室的波纹薄膜上去。的波纹薄膜上去。的波纹薄膜上去。的波纹薄膜上去。2021/7/2414（2）外平衡式热力膨胀阀）外平衡式热力膨胀阀 图图5.6外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀1.平衡管接头；平衡管接头；2.薄膜外室；薄膜外室；3.感温包；感温包；4.薄膜内室；薄膜内室；5.膜片；膜片；6.毛细管；毛细管；7.上阀体；上阀体；8.弹簧；弹簧；9.调节杆；调节杆；10. 传动杆；传动杆；11.下阀体；下阀体；12.阀芯阀芯 构造与内平衡式热力膨胀构造与内平衡式热力膨胀阀基本
15、相似，阀基本相似，其不同处是其不同处是感应薄膜下部空间与膨胀感应薄膜下部空间与膨胀阀出口互不相通，而是通阀出口互不相通，而是通过一根小口径的平衡管与过一根小口径的平衡管与蒸发器出口相连。蒸发器出口相连。2021/7/2415外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀2021/7/24162021/7/2417外平衡式热力膨胀阀的安装位置与工作原理外平衡式热力膨胀阀的安装位置与工作原理1.蒸发器；蒸发器；2.感温包；感温包；3.外部平衡管；外部平衡管；4.毛细管；毛细管；5.膨胀阀；膨胀阀；6.波纹膜片；波纹膜片；7.弹簧；弹簧；8.调节杆调节杆 F：感温包内感温剂压力：感温包内感温剂压力p作作用在波
16、纹膜片上，使波纹膜用在波纹膜片上，使波纹膜片产生一个向下的推力。片产生一个向下的推力。FF ：蒸发器出口蒸发压力：蒸发器出口蒸发压力p 作作用在波纹膜片下产生向上的推力用在波纹膜片下产生向上的推力F WW：弹簧力弹簧力若室温升高，蒸发器出口过热度增大，则感应温度上升，相应的感应压若室温升高，蒸发器出口过热度增大，则感应温度上升，相应的感应压力力p p增大，推力增大，推力F F也增大，这时也增大，这时F FF F + +W W，波纹膜片向下移，推动传动杆，波纹膜片向下移，推动传动杆使膨胀阀孔开度增大，制冷剂流量增加，制冷量也增大，蒸发器出口过使膨胀阀孔开度增大，制冷剂流量增加，制冷量也增大，蒸发
17、器出口过热度相应地降低。热度相应地降低。 2021/7/2418外平衡式热力膨胀阀的调节特性，基本上不受蒸外平衡式热力膨胀阀的调节特性，基本上不受蒸发器中压力损失的影响，可以改善蒸发器的工作发器中压力损失的影响，可以改善蒸发器的工作条件，但结构比较复杂，安装与调试比较复杂，条件，但结构比较复杂，安装与调试比较复杂，因此因此一般只有当膨胀阀出口至蒸发器出口的制冷一般只有当膨胀阀出口至蒸发器出口的制冷剂压降相应的蒸发温度降超过剂压降相应的蒸发温度降超过2 233时，才应用时，才应用外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀。目前国内一般中小型的氟。目前国内一般中小型的氟利昂制冷系统，除了使用分液器的蒸发
18、器外，蒸利昂制冷系统，除了使用分液器的蒸发器外，蒸发器的压力损失都比较小，所以采用内平衡式热发器的压力损失都比较小，所以采用内平衡式热力膨胀阀较多。使用液体分离器的蒸发器压力损力膨胀阀较多。使用液体分离器的蒸发器压力损失较大，故宜采用外平衡式热力膨胀阀。失较大，故宜采用外平衡式热力膨胀阀。 2021/7/2419浮球调节阀浮球调节阀简称浮球阀，简称浮球阀，是是根据液位变化进行流量根据液位变化进行流量控制的调节阀，起着节流控制的调节阀，起着节流降压和控制液位的作用降压和控制液位的作用。它是一种自动调节的节流它是一种自动调节的节流阀，常用于具有自由液面阀，常用于具有自由液面的蒸发器（如满液式、立的
19、蒸发器（如满液式、立管式及螺旋管式等）供液管式及螺旋管式等）供液量的自动调节。目前主要量的自动调节。目前主要用于氨制冷装置中。用于氨制冷装置中。5.1.5 浮球调节阀浮球调节阀 2021/7/2420浮球阀按所处的位置分为浮球阀按所处的位置分为低压浮球阀低压浮球阀和和高压浮球阀高压浮球阀两种两种。高压浮球阀只适用于一个蒸发器的制冷机组，故现在已很高压浮球阀只适用于一个蒸发器的制冷机组，故现在已很少使用。少使用。低压浮球阀按制冷剂液体在其中的流通方式可分为直通式低压浮球阀按制冷剂液体在其中的流通方式可分为直通式及非直通式两种及非直通式两种。 图图5.9低压浮球阀的结构示意及管路系统图低压浮球阀的
20、结构示意及管路系统图1.液体进口；液体进口；2.针阀；针阀；3.支点；支点；4.液体连接管；液体连接管；5.浮球；浮球；6.气体连接管；气体连接管；7.液体出口；液体出口；8.过滤器；过滤器；9.手动节流阀；手动节流阀；10.蒸发器或中冷器蒸发器或中冷器 2021/7/24212021/7/2422热力膨胀阀的替代问题热力膨胀阀的替代问题n n虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量，但虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量，但虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量，但虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量，但是它的缺点也是很显著的：是它的缺点也是很显著的：是它的缺点也是很显著的：是它的缺点也是
21、很显著的：（1 1 1 1）对过热度响应的延迟时间长。）对过热度响应的延迟时间长。）对过热度响应的延迟时间长。）对过热度响应的延迟时间长。蒸发器出口处的蒸发器出口处的蒸发器出口处的蒸发器出口处的过热蒸气先把热量传给感温包外壳，感温包外壳过热蒸气先把热量传给感温包外壳，感温包外壳过热蒸气先把热量传给感温包外壳，感温包外壳过热蒸气先把热量传给感温包外壳，感温包外壳本身就具有较大的本身就具有较大的本身就具有较大的本身就具有较大的热惰性热惰性热惰性热惰性，造成了一定的容积延，造成了一定的容积延，造成了一定的容积延，造成了一定的容积延迟，感温包外壳把热量传给感温介质，这又产生迟，感温包外壳把热量传给感温
22、介质，这又产生迟，感温包外壳把热量传给感温介质，这又产生迟，感温包外壳把热量传给感温介质，这又产生了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀交替地开大或关小，即产生振荡现象。当膨胀阀交替地开大或关小，即产生振荡现象。当膨胀阀交替地开大或关小，即产生振荡现象。当膨胀阀交替地开大或关小，即产生振荡现象。当膨胀阀开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压力开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压力开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压力开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压
23、力上升；当阀开得过小时，蒸发器供液不足，吸气上升；当阀开得过小时，蒸发器供液不足，吸气上升；当阀开得过小时，蒸发器供液不足，吸气上升；当阀开得过小时，蒸发器供液不足，吸气压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会产生不利影响。产生不利影响。产生不利影响。产生不利影响。 实验表明，热力膨胀阀调节效果对小型装置要实验表明，热力膨胀阀调节效果对小型装置要实验表明，热力膨胀阀调节效果对小型装置要实验表明，热力膨胀阀调节效果对小型装置要十几分钟，大型装置要十几分钟，大型装置要十几
24、分钟，大型装置要十几分钟，大型装置要30 min30 min30 min30 min40 min40 min40 min40 min才稳定。才稳定。才稳定。才稳定。2021/7/2423n n（2 2 2 2）调节范围有限。）调节范围有限。）调节范围有限。）调节范围有限。因为与阀针连接的膜片的变因为与阀针连接的膜片的变因为与阀针连接的膜片的变因为与阀针连接的膜片的变形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调节范围小。这对于负荷变化较大的冷藏库或者采节范围小。这对于负荷变
25、化较大的冷藏库或者采节范围小。这对于负荷变化较大的冷藏库或者采节范围小。这对于负荷变化较大的冷藏库或者采用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要求。求。求。求。n n（3 3 3 3）调节精度低。）调节精度低。）调节精度低。）调节精度低。热力膨胀阀的执行机构膜片由热力膨胀阀的执行机构膜片由热力膨胀阀的执行机构膜片由热力膨胀阀的执行机构膜片由于加工精度和安装等因素，会产生的变形及影响于加工精度和安装等因素，会产生的变形及影响于加工精度和安装等因素，会产生的变形及影响于加
26、工精度和安装等因素，会产生的变形及影响变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。 为了克服上述缺点，制冷系统中热力膨胀阀的为了克服上述缺点，制冷系统中热力膨胀阀的为了克服上述缺点，制冷系统中热力膨胀阀的为了克服上述缺点，制冷系统中热力膨胀阀的替代问题越来越引起了人们的关注。替代问题越来越引起了人们的关注。替代问题越来越引起了人们的关注。替代问题越来越引起了人们的关注。热力膨胀阀的替代问题热力膨胀阀的替代问题2021/7/24245.1.7 电子膨胀阀电子膨胀阀 电子膨胀阀广泛应用在智能
27、电子膨胀阀广泛应用在智能控制的变频式空调器中，其控制的变频式空调器中，其优优点点是：流量调解范围大，控制是：流量调解范围大，控制精度高，适用于智能控制，能精度高，适用于智能控制，能适用于高效率的制冷剂流量的适用于高效率的制冷剂流量的快速变化。快速变化。电子膨胀阀按驱动方式主要电子膨胀阀按驱动方式主要可分为可分为电磁式电磁式和和电动式电动式，电动，电动式又分为式又分为直动型直动型和和减速型减速型。2021/7/24252021/7/24265.1.6 节流孔板节流孔板 在具有自由液面的蒸发器中除了采用浮球调节阀作为节流在具有自由液面的蒸发器中除了采用浮球调节阀作为节流机构外，采用孔板节流机构也日趋增多。机构外，采用孔板节流机构也日趋增多。 图图5.10 节流孔板装置的工作原理节流孔板装置的工作原理 节流孔板结构紧凑，特别适合溴化锂制冷机组、离心节流孔板结构紧凑，特别适合溴化锂制冷机组、离心式制冷机组。缺点是自平衡能力差。其中小孔的通径式制冷机组。缺点是自平衡能力差。其中小孔的通径是保证节流效果的关键。是保证节流效果的关键。2021/7/2427
