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第五章 蒸汽压缩式制冷装置的自动调节

第五章 蒸汽压缩式制冷装置的自动调节. 要确保制冷空调系统能够正常运行，并达到要求的运行参数指标，就要对制冷空调系统许多热工参数进行控制。. 温度 湿度 压力 流量 液位. 定压膨胀阀. 毛细管. 热力膨胀阀. 手动膨胀阀. 电子膨胀阀. 自动膨胀阀. 节流降压. 根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量. 一、热力膨胀阀 Thermostatic expansion valve. 制冷装置节流元件作用. 制冷装置节流元件形式. （一） 制冷装置的基本控制回路. 1 ．蒸发器的供液控制及其控制元件. 热力膨胀阀 毛细管 浮球阀

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第五章 蒸汽压缩式制冷装置的自动调节

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  1. 第五章 蒸汽压缩式制冷装置的自动调节 要确保制冷空调系统能够正常运行，并达到要求的运行参数指标，就要对制冷空调系统许多热工参数进行控制。 温度 湿度 压力 流量 液位

  2. 定压膨胀阀 毛细管 热力膨胀阀 手动膨胀阀 电子膨胀阀 自动膨胀阀 节流降压 根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量 一、热力膨胀阀 Thermostatic expansion valve 制冷装置节流元件作用 制冷装置节流元件形式

  3. （一） 制冷装置的基本控制回路 1．蒸发器的供液控制及其控制元件 热力膨胀阀 毛细管 浮球阀 电子膨胀阀 蒸发器的供液控制元件包括

  4. 1）热力膨胀阀的供液控制 迄今为止，热力膨胀阀仍是压缩式制冷装置中蒸发器制冷剂流量控制的主要元件。 它在制冷装置中的作用主要包括： a）使高压常温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压，变为低压低温的制冷剂湿蒸汽, 进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。

  5. b）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。b）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。 • c）通过热力膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，这样即能保证蒸发器传热面积的充分利用，又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。

  6. 热力膨胀阀的自动控制原理 从调节特性来分析，热力膨胀阀属于直接作用式比例调节器。 内平衡热力膨胀阀 外平衡热力膨胀阀 热力膨胀阀

  7. 外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀的主要区别外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀的主要区别 有一个专用的外平衡管接头，为引入外平衡压力所用 调节杆的形式等也有所不同

  8. 热力膨胀阀实物图

  9. 热力膨胀阀的工作原理

  10. 1. 内平衡式热力膨胀阀的结构和原理 1-膜片 热力头 9 9-毛细管 p1 1 10-感温包 10 po 3 2 2-顶杆 po 节流元件 3-阀座 p1 4-阀芯 4 滤器 5-调节弹簧 过热度调整机构 5 6-调节螺杆 6 膜片上方作用温包压力p1 膜片下方作用蒸发器进口压力po

  11. p1 力平衡式 开阀力 关阀力 p1 = p0+ ps A( po to) p0 ps t1 p1 单位膜片 面积弹簧刀 湿蒸气 过热蒸气 E( po´ to ´) F(po´ t1) 冷剂饱和压 力+弹簧力 p 温包饱和压力 冷剂饱和压力 ps´ ps p1´ p1 p0 t0 t1 t1´ t 阀开度  ps =p1- p0  t1-to  出口过热度

  12. 2. 外平衡式热力膨胀阀的结构和原理 p1 平衡管 po´ 顶杆填料函 节流管 po´

  13. p1 力平衡式 开阀力 关阀力 p1 = p0 ´+ ps 单位膜片面积弹簧力 阀开度 ps =p1- po´ t1-to´ = 出口过热度 po´ ps t1p1 p0´ (to´) p0´ (t1) 当蒸发器中冷剂压降较大,to-to´>1oC (R22)或2oC(R12),应选外平衡膨胀阀 例:to=0oC,压降>20、25KPa(R12、R22) to=-30oC,压降>5、7KPa(R12、R22) 该用外平衡式错用内平衡式则出口过热度QO;反之仅增设平衡管费用 压降相同的蒸发器, to高时可能选内平衡式, to低时(同样压降导致的冷剂饱和温度降较大)可能要选外平衡式

  14. 3. 热力膨胀阀的容量和选配 QO tk´> 阀前后压差 tk 阀入口处冷剂密度 tk 阀的流通截面积 流量系数 冷剂在蒸发器中完全气化所产生的单位制冷量，kJ/kg to 阀额定开度时的冷剂流量，kg/s 膨胀阀容量 阀的型号和节流元件形式(A、C) 阀前后压力差 制冷剂性质和工况条件(G、q0) 蒸发温度 阀前液体过冷度 膨胀阀容量:在额定开度时流过冷剂完全气化的吸热量。 tk则QO (∵Δp ) to则QO (∵qO)

  15. 膨胀阀名义容量:在名义工况下的容量。 Danfoss T E X 12 - 4.5 蒸发温度 oC 通过阀的压降 MPa 0.2 0.4 0.6 +10 0 -10 12.2 12.3 13.8 13.1 12.8 15.5 14.5 13.5 热力膨胀阀 名义容量“冷吨” 外平衡式(无E为内平衡式) 阀体型号大小(2、5、12、20、55) X-R22、F-R12、 N-R134a、Y-R502 TEX12-4.5(01号节流元件) 热力膨胀阀容量 过冷度4oC要乘修正系数 1RT(美)3000kcal/h  3.5kw

  16. 选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素： ①按系统采用的制冷剂 ②要考虑系统的蒸发温度 ③阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度 ④冷凝器至阀前的液管肯定有压力降

  17. 外平衡热力膨胀阀的安装

  18. 膨胀阀的容量应与蒸发器相匹配 过小:阀供液不足，蒸发器能力不能充分发挥，pO QO 吸气过热度加大。 过大:阀工作时开度过小，冲蚀严重，阀工作不稳定。 QO tk´> tk tk to 膨胀阀容量应比蒸发器的制冷量稍大，但不超过其二倍(工作时开度不小于额定开度的一半)。 选择步骤: (1)适用冷剂; (2)内平衡?外平衡? (3)容量; (4)毛细管长(标准1.5m); (5)直通式?直角式?

  19. 热力膨胀阀讨论题 温包漏 关 温包脱开 开大 备件 全开 低温库温包放高温库回气管 开大 关小 高温库温包放低温库回气管 平衡管结霜 顶杆填料漏 特点:温包压力向下;阀向上关

  20. 热力膨胀阀调节性能 热力膨胀阀不能保持出口过热度恒定 (有差调节) 额定开度过热度 过热度变化量 静止 过热 度 静止过热度(膨胀阀刚好回关闭位时的过热度)2~8ºC可调 过热度变化量(从额定开度到全关的过热度变化值)常为4ºC

  21. 4. 热力膨胀阀的温包充注 1) 部分充液式温包 同工质充注 异工质充注 po+ps p Po(p1) p’1 同工质 异工质 Δt t0 Δt (1)非限压式温包 充液量占温包容积70%~80%,自由液面始终在温包内。 静止过热度随蒸发温度下降而增大 蒸发温度改变静止过热度基本不变 缺点 (1)停机时蒸发器出口过热度为零,阀靠弹簧力关不严，要加装电磁阀起截止作用。 (2)开机时温包冷得慢，阀开度过大，回气过热度小,压缩机在高吸气压力下工作容易过载。 (3)温包充液多热惯性大，反应慢 (4)温包受高温时热力头压力会过高。

  22. （a）内平衡 （b）外平衡 热力膨胀阀开启过热度的变化

  23. 膨胀阀的容量应与蒸发器相匹配 过小:阀供液不足，蒸发器能力不能充分发挥，pO QO 吸气过热度加大。 过大:阀工作时开度过小，冲蚀严重，阀工作不稳定。 QO tk´> tk tk to 膨胀阀容量应比蒸发器的制冷量稍大，但不超过其二倍(工作时开度不小于额定开度的一半)。 选择步骤: (1)适用冷剂; (2)内平衡?外平衡? (3)容量; (4)毛细管长(标准1.5m); (5)直通式?直角式?

  24. 热力膨胀阀讨论题 温包漏 关 温包脱开 开大 备件 全开 低温库温包放高温库回气管 开大 高温库温包放低温库回气管 关小 平衡管结霜 顶杆填料漏

  25. 特点:温包压力向下;阀向上关

  26. 热力膨胀阀用于蒸发器供液控制仍然存在着许多问题热力膨胀阀用于蒸发器供液控制仍然存在着许多问题 2） 电子膨胀阀供液控制 控制品质不高 调节系统无法实施计算机控制 系统的运行过程只能实施静态匹配 阀工作温度范围窄 温包迟延大 在低温调节场合振荡问题比较突出

  27. 热动式电子膨胀阀供液控制系统 热动式亦称参考压力系统（PRS）电子膨胀阀，为Danfoss公司的专利产品，适用中大型制冷装置的供液控制，该形式电子膨胀阀的结构见图。 TQ型为直接驱动式 PHTQ型为带自给放大的结 构，用于大冷量系统。

  28. 热动式电子膨胀阀实物图（TQ型）

  29. 1-阀头 2-止动螺钉 3-O型圈 4-电线套管 5、6-螺钉 7-电线 8-上盖 9-垫片 10-电线旋入口 11密封圈 12、13-垫片 14-端板 15-膜头 16-NTC传感元件 17-PTC加热元件 18-节流组件 19-阀体图 （a）TQ型 （b）PHTQ型 热动式膨胀阀的结构

  30. 电磁式电子膨胀阀供液控制 电磁式膨胀阀结构见上节图2-40所示，电磁线圈通电前处于全开位置，通电后，由于电磁力的作用，磁性材料所支撑的柱塞被吸引上升，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。

  31. 1 —出口 2—弹簧 3—阀针 4—阀杆 5—柱塞弹簧 6—柱塞 7—线圈 8—阀度 9—入口 电磁式膨胀阀结构

  32. 100 流量（%） 0 0.5 1 控制电压（V） 0 150 300 线圈电流（mA） 电磁式膨胀阀流量特性

  33. 电动式电子膨胀阀供液控制系统 和热动式相似，电动式电子膨胀阀也由发信器、控制器和电动式膨胀阀组成。与热动式的差别主要是阀的驱动部分，电动式膨胀阀由电动机驱动，目前使用最多的是四相永磁式步进电动机，有直接驱动型与减速型。

  34. 1—入口 2—针阀 3—阀杆 4—技术 5—线圈 6—出口 电动式膨胀阀（直动型）

  35. 100 流量（%） 0 50 100 150 200 250 脉冲数 电动式膨胀阀流量特性

  36. 表 KBM型和LAM型电子膨胀阀的技术参数

  37. 由于采用电子膨胀阀控制，使得先进的控制手段运用于制冷剂流量调节成为可能，主要表现在以下几个方面：由于采用电子膨胀阀控制，使得先进的控制手段运用于制冷剂流量调节成为可能，主要表现在以下几个方面： 1) 流量调节不受冷凝压力变化的影响。对膨胀阀前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。 2)由于电信号传递快，执行动作迅速、准确，故能够及时、准确地调节流量。即使负荷变化剧烈，也能避免振荡。

  38. 3)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。3)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。 4)在装置的整个运行温度范围，可以有相同的过热度设定值。 5)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；并且能够进行调节器参数整定。

  39. 3） 浮球调节阀供液控制 浮球调节阀是根据液位变化进行流量控制的直接作用式比例控制器 低压浮球阀 高压浮球阀

  40. 高压浮球调节阀根据冷凝器或高压贮液器中的液位变化，控制流向蒸发器的供液量，制冷剂流量调节导阀与主阀的配置见图高压浮球调节阀根据冷凝器或高压贮液器中的液位变化，控制流向蒸发器的供液量，制冷剂流量调节导阀与主阀的配置见图 低压浮球阀常直接和满液式蒸发器连通，按蒸发器液位的高低，调节从贮液器进到满液式蒸发器的制冷剂流量，其结构与安装见图所示。

  41. a)系统布置 b）高压浮 球阀SV与 主阀PMFH的配置 图2-48 高压浮球调节用例。 EVM-电磁导阀 SV （H）-高压浮球阀 PMFH-主阀

  42. a)系统布置 b）低压浮球阀SV与主阀PMFH的配置 低压浮球调节用例。 EVM-电磁导阀 SV（H）-低压浮球阀 PMFH-主阀

  43. 表 SV型浮球阀的额定容量

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