膨胀阀工作原理.doc

膨胀阀工作原理及正确维护 2010-03-11 19:31:47 来源：热泵热水器技术网 浏览：1663次 内容提要：膨胀阀工作状况的好坏，直接决定专业空调运行状况的好坏。本文介绍了膨胀阀的工作原理，并对膨胀阀的运行进行了具体分析，从增大制冷量、节约能源的角度，提出要对膨胀阀进行定期检查和调整。 叶明哲 摘 要 膨胀阀工作状况的好坏，直接决定专业空调运行状况的好坏。本文介绍了膨胀阀的工作原理，并对膨胀阀的运行进行了具体分析，从增大制冷量、节约能源的角度，提出要对膨胀阀进行定期检查和调整。 关键词 膨胀阀 MSS线 匹配 过热度 1．概述 热力膨胀阀是组成制冷装置的重要部件，是制冷系统中四个基本设备之一。它实现冷凝压力至蒸发压力的节流，同时控制制冷剂的流量；它的体积虽小，但作用巨大，它的工作好坏，直接决定整个系统的工作质量。但是在实际中，膨胀阀的运行情况往往被忽视，使膨胀阀成为空调运行与维护中的一个死角。而定期检查和调整膨胀阀，对空调的运行寿命，节约能源，降低运行成本，却有着重要的意义。 2．膨胀阀的工作过程分析 2．1．膨胀阀工作原理： 热力膨胀阀是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同，膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在专用空调空调中，由于蒸发器有分路并采用莲蓬头分液器，压降比较大，造成蒸发器进出口温度各不相同。在这种情况下，使用内平衡式膨胀阀会因蒸发器出口温度过低而造成热力膨胀阀过度关闭，以至膨胀阀丧失对蒸发器的供液调节功能。所以专用空调均采用外平衡式膨胀阀，目前所使用的风冷式专用空调，如HIROSS、STULZ、ISOVEL、AIREDELE和法亚均采用这种结构。采用外平衡式可以避免膨胀阀过度关闭的情况，保证有压降的蒸发器也得到正常的供液。膨胀阀的结构如图一所示：热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成。感应机构中充注氟利昂工质，感温包设置在蒸发器出口处。由于过热度的影响，其出口处温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。感温包感受到蒸发器出口温度后，使整个感应系统处于对应的饱和压力Pb。如图一，该压力将通过膜片传给顶杆直到阀芯。在压力腔上部的膜片仅有Pb存在，膜片的下方有调整弹簧的弹簧力Pt和蒸发压力P0，三者处于平衡时有Pb=Pt+Po,当PbPt+Po时，表示蒸发器热负荷偏大，出口过热度偏高，通过膜片到顶杆传递这一压力信号，使阀芯下移，膨胀阀开启变大，制冷剂流量按比例增加。反之，膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小。 2.2.膨胀阀的最佳“匹配” 专业空调的膨胀在出厂后，已经与蒸发器进行最佳“匹配”。“匹配”就是要求膨胀阀和蒸发器一起工作能够稳定运行的同时，产生最大的能量。每台蒸发器均存在一条最小的稳定信号线（MSS线），如图二。从图可知，在蒸发器的MSS线上，不同的制冷剂均对应一临界过热度；当蒸发器工作在MSS线左侧，则制冷系统将不稳定，若工作在MSS线右侧，系统工作稳定但过热度太大而蒸发器的利用率不高；斜线为热力膨胀阀的静态线，理论上，工作点A应该是最佳匹配点，此时蒸发器过热度处于临界状态，制冷量最大且处于临界稳定状态。 ２．３. 确定正确的过热度 要保证膨胀阀工作在最佳匹配点，就必须保证膨胀阀合适的过热度。专用空调的膨胀阀合适的过热度是5～8℃，它由静装配过热度与有效过热度组成。图四显示了专用空调膨胀阀的典型静态性能曲线，它的静态特性指出了其容量和蒸发器出口气态制冷剂过热度的关系。使阀门开始开启所需要的过热度称为开启过热度（A点），又叫静装配过热度，一般的静装配过热度约为3℃。从热力膨胀阀开始开启至额定开度所需要的过热度增量（即线段AB），称为膨胀阀的有效过热度或可变过热度。其数值的大小与弹簧的刚度及阀芯的行程有关，一般有效过热度约为2～5℃，通常把热力膨胀阀的静装配过热度与有效过热度之和称为工作过热度，即平时所说的过热度。因此，我们只有保证过热度在A、B两点之间，膨胀阀才能达到最大冷量，又不会引起湿冲程。专业空调过热度都要求在５～8℃之间。如果发现过热度不在该范围内，就要进行调整。 定期检查调整膨胀阀的原因 专业空调刚投入运行，膨胀阀是不用调整，但是在空调连续使用几年后，由于阀针的磨损、系统有杂质、阀孔部分有堵塞及弹簧弹力减弱等原因，影响了膨胀阀的开启度，使得膨胀阀偏离了它的工作点，表现为膨胀阀开启度偏小或过大。膨胀阀开启度太小的话，就会造成供液不足(见图四曲线3)，使得没有足够的氟利昂在蒸发器内蒸发，制冷剂在蒸发管内流动的途中就已经蒸发完了，在这以后的一段蒸发器管中没有液体制冷剂可供蒸发，只有蒸汽被过热，因此，相当的一部分管路在传热上未能充分发挥其效能，造成制冷量不足，降低了空调的制冷效果。专业空调的压缩机大多采用蒸发器回来的蒸汽来