膨胀阀作用和工作原理

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. 热气旁通阀及其应用

热气旁通阀功能

在很多机组中都会用到一种叫热气旁通的方式，其方法是通过一个可调整的控制阀将压缩气的排气旁通到系统的低压侧，使得系统的能力能与负荷相适应。对于活塞式压缩机来说，热气旁通比用压缩机卸载的调节的能力更广。

基本上系统为保持最低吸气压力，必须通过旁通的方式将变压制冷剂旁通到低压侧。通过使用不同的热气通阀，可以保持低压侧的压力。

热气旁通阀通常有如下几种类型：

1. 无平衡口的旁通阀（如图1）

2.

3. 有平衡口的旁通阀（如图2）

4. 有导阀驱动的旁通阀（如图3）

热气旁通阀的应用

1. 热气旁通到压缩机的进气管。

图4是最常见的热气旁通系统。在这种系统中，热气通过旁通阀直接导入压缩机的回气管。虽然压缩机曲轴箱压力保持阀FA5与热气旁通阀FA8外形类类似，但两者实际上差别很大，热气旁通阀属于顺气流控制。

导阀驱动式的旁通阀的主阀上有一个调节杆，使得阀可以取消平衡口设计。通过调节杆可以方便地调节旁通的流量，导阀通常可以导动操作；可作为测试及紧急时用。热气旁通阀应用在系统中有多种方式，.

. 取决于阀的出口在系统中的位置。气流混合的方式有多种，最常见的是将热气流动的方向与回气的流动方向相反。

2. 热气旁通到蒸发器入口

热气旁通的另一种方式是将热气旁通到蒸发器的入口，通常位于膨胀阀与分配之间（见图6、7），这样做有明显的好处。人为增加蒸发器的负荷可以使膨胀阀作出反应，从而不需要液喷射阀。蒸发器作为一个缓冲使得混合效果良好，这种应用基本要求是必须采用文丘利分配头（不能用孔板式分配器）。

如果蒸发器高度位于压缩机的下面，推荐采用这种方式，可以防止在低负载时回气流速低而产生的回油陷井，将热气旁通到蒸发器入口使得回油良好。尽管这种方式有很多好处，但这种方式很少用在多换热系统或蒸发器离压缩机很远的系统中。换热器设计必须考虑液体流动由上向下，防止聚集太多的制冷剂而突然对曲轴造成冲击。

热力膨胀阀的正确选配方法

发布时间:2009-03-06

热力膨胀阀是制冷系统中四大部件之一，在系统中负责把制冷剂从冷凝压力降至蒸发压力，并按比例控制制冷剂的流量。一个系统中热力膨胀阀的好坏会直接影响整个系统的运行性能，所以选择合适的热力膨胀阀，对空调系统的运行寿命、制冷效果，运行成本具有重要的意义。

一、热力膨胀阀选择的目的

热力膨胀阀的选配对整个系统的性能发挥起着重要的作用,正确的选择热力膨胀阀将使蒸发器最大限度地加以利用,并使蒸发器始终和热负荷匹配。

二、热力膨胀阀与系统不匹配时的现象

热力膨胀阀与系统不匹配时，会使系统的制冷剂流量时多时少，导致热力膨胀阀的制冷量时大时小。当制冷量过小时，会使蒸发器供液不足，产生过大热度，对系统性能会造成不利的影响；当制冷量过大时，会引起震荡，间歇性的使蒸发器供液过量，导致压缩机的吸气压力出现剧烈波动，甚至有液态制冷剂进入压缩机,引起液击(湿冲程)现象。

三、热力膨胀阀选择的依据

热力膨胀阀的选择根据制冷系统的制冷剂种类、蒸发温度范围和蒸发器过热负荷的大小来进行。

1、热力膨胀阀选择方法及一般步骤如下：

1)确定系统的制冷剂型号。

2)确定蒸发器的蒸发温度,冷凝温度及制冷量。

3)热力膨胀阀进出口的压力差。

2、热力膨胀阀选择举例

有一台蒸发盘管(4DW4/，制冷剂采用R407C，制冷量为96KW，蒸发温度为8℃，冷凝温度为50℃，选择什么型号的热力膨胀阀(以丹佛斯公司产品为例)。首先确定膨胀阀进出口两端的压力差PΔ。

公式中：

P k为冷凝压力。 P 0为蒸发压力。

1 PΔ为供液铜管的压力降。

2 PΔ为分液器和分液毛细管的压力降。

P k(冷凝压力)，P0(蒸发压力)由所给的已知参数可在焓湿图中查得。

P k = 5 10×P a，P0= 5 10×P a

而供液铜管的压力降，由于所用的盘管选型软件，在所计算的数据中已有了供液管的压力降。故已知1 PΔ= 5 10×Pa。再分液器分液铜管的压力降取经验值2 PΔ=1 5 10×Pa。

热力膨胀阀的工作原理

热力膨胀阀是通过感受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，热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在机房专用空调中，一般采用外平衡式热力膨胀阀。目前所使用的风冷式机房专用空调，如HIROSS、STULZ、ISOVEL、AIREDELE和法亚均采用这种结构。热力膨胀阀的结构如图1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，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1，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 。当蒸发器热负荷增大时，出口过热度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使顶杆、阀芯下移，热力膨胀阀开启增大，制冷剂流量按比例增加。反之，热力膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小。因此，机房专用空调是由热力膨胀阀通过控制过热度实现制冷系统的自我调整。

开启过热度与弹簧的预紧力有关，有效过热度与弹簧的强度及阀针的行程有关。膨胀阀的弹簧是按标准工况设计的，机组在标准工况下，机组满负荷或变负荷运行均维持较高的COP值。但在大压差工况下，蒸发压力降低，蒸发器负荷需求的液量减少，但实际情况相反，在吸气过热度不变的情况下，由于蒸发压力降低，蒸发器出口压力P1相应降低，膜片上下的压差变大，使主阀开度增大，供液量增加；但在小压差工况下，蒸发压力上升，蒸发器负荷需求的液量增多，但实际情况是在吸气过热度不变的情况下，由于蒸发压力上升，蒸发器出口压力P1相应提高，膜片上下的压差变小，使主阀开度减小，供液量减少；在变负荷下亦如此。因此热力膨胀阀在变工况下供液量的调节方面需进一步改进。

浮球+主节流阀

浮球+主节流阀是用于具有自由液面的蒸发器，如卧式满液式蒸发器的供液量的自动调节。通过浮球调节阀的调节作用，在蒸发器中可以保持大致恒定的液面。浮球阀有一个铸铁的外壳，用液体连接管与气体连接管分别与被控制的蒸发器的液体和蒸气两部分相连接，因而浮球阀壳体的液面与蒸发器内的液面一致。当蒸发器内的液面降低时，壳体内的液面也随之降低，浮子落下，阀针便将孔口开大，则浮球阀出液量增大，浮球阀出液量形成的阀芯上部压力P4减小，主膨胀阀芯上部压力Ps(包括主膨胀阀芯上部弹簧力P5和浮球阀出液量形成的压力P4) 减小，当主膨胀阀芯下部高压P1大于Ps时，则推动主阀芯向上移动，增大阀的开启量，主膨胀阀供液量增大；反之主膨胀阀供液量减小。浮球阀出液量与主膨胀阀芯上下的压差（ΔP= P1-Ps）形成比例关系，调节供液量的大小，当壳体内的液面上升到浮子上限位时，阀针便将孔口关闭，Ps ＞P1，主膨胀阀关闭且停止供液，此时蒸发器液位不再上升，这既可以防止蒸发液位过高引起湿压缩，又保证蒸发器的供液量与蒸发负荷相匹配。由于的主膨胀阀芯上部弹簧是按标准工况设计的，因此机组在标准工况下，机组满负荷或变负荷运行均维持较高的COP值。但在小压差工况下，冷凝压力降低，P1降低，P1相对于阀芯上部弹簧力偏小，使主阀开度偏小，供液量偏少，导致达到需要的蒸发液位要有一段滞后的时间，系统制冷系数减小，制冷装置能耗增大，在变负荷下同样如此。浮球+主节流阀在变工况下供液量的调节有待进一步完善。

水环热泵/空气源热泵热水器 的 中宇 热力膨胀阀工作原理及调节

□节流降压

□调节流过蒸发器的制冷剂流量

□控制蒸发器出口过热度

过热度=回气温度-蒸发温度

◇避免过热度偏小时产生湿压缩

◇避免过热度过大，蒸发器相变面积减小，蒸发器效率降低，回气过热造成压缩机排气温度过高

内平衡热力膨胀原理：

感温包压力=弹簧压力+蒸发器进口压力

外平衡热力膨胀原理：

感温包压力=弹簧压力+蒸发器出口压力

当蒸发器的阻力较大时，蒸发器进口压力远大于蒸发器出口压力，内平衡热力膨胀阀较外平衡热力膨胀阀需更大的开阀压力，即增加了过热度，影响蒸发器传热效果。因此外平衡热力膨胀用于蒸发器阻力较大的系统。

感温包的位置

◇一般建议感温包安装在水平方向的回气管上

管径小于等于22mm，感温包位于12点时钟位置

管径大于22mm，感温包位于4点或8点时钟位置

热力膨胀阀的调节 当过热度偏大或偏小，需要对过热度进行调整时，可通过热力膨胀阀静态过热度调整杆进行调整。

通过对调整杆的扭转可对弹簧压力进行调整，进而调整静态过热度调整过热度时，要先取下保护帽

顺时针扭转调整杆，制冷剂流量减小 过热度增大

逆时针扭转调整杆，制冷剂流量增大 热度减小过

调整杆旋转一周过热度变化大约1℃~2℃

热力膨胀阀调整时应耐心，细致，当调整后可能需要30分钟系统才能稳定

调整完后，应将保护帽上好