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。旁通到回气管中的汽液分离器也是可以的,
但必须充分了解汽液分离器的结构及充分的测试。
3.电磁阀
推荐在热气旁通阀前装一个电磁阀,可以在
控制上做到自动控制。应用FA8导阀型通阀可以
不需要磁阀,因为导阀可以由电磁阀来控制。
喷液膨胀阀的应用
当热气直接通到回气管时,必须保证回气的
过热度不能太大。因此有必要考虑添加一个喷液
热力膨胀阀,防止过度过大伤害压缩机。标准的
热力膨胀阀不能作为喷液用,因为其过热度调节
范围不会超过12℃。只能使用喷液膨胀阀来满足
压缩机这种需求。
ALAO有这种喷液膨胀阀,有A、B、C、D
种型号,可调过热度的范围(见表4、5在表中
已给出。
喷液膨胀阀可以是内平衡形式,但如果分配
器等存在较大压降,则必须采用外平衡管。
为了获得更好混合效果,可以将热气旁通阀
的出口与喷液膨胀阀混合管形成“牛头”形,再将混合管与回气管形成45°见图7、8。
对于小于或等于7/8"的回气管,可以采用“T”三通取代45°角连接,对于直径大于2-5/8"回气管,混合管也可采取与回气管垂直方式。
特殊应用
在一些系统中,蒸发器出口装有蒸发压力保持阀,如果装有热气旁通阀,推荐将旁通阀的外平衡管连在蒸发压力保持阀的出口,这样利于保持蒸发压力稳定(见图11。
可以通过气动来实现对旁通阀的控制,控制的信号可以是:出水或出风温度、进水或进风温度、温度、压力等等。
膨胀阀原理及其应用
热力膨胀阀的原理
热力膨胀阀是一种比较精确的节流装置,用来调节流入蒸发器制冷剂的流量,其动作的幅度与离开蒸发器的制冷剂温度和压力有关。由于膨胀阀能较好地控制回气过热度,因此可以有效地防止压缩机的液击。
如图1,膨胀阀的动作与三个力有关:
①感温包的传递的压力P1;
②蒸发器的压力P2;
③过热度设定弹簧的弹力P3;
由图中可以看出,当力平衡时
P1=P2+P3
当离开蒸发器的制冷剂热度增大,感温包内的气体升温,使得
P1>P2+P3,这样将推致力阀开向下移动,阀的开度加大,更多的
制冷剂将流入蒸发器,离开蒸发器的过热度将减小,再影响感温包
内的压力,直至最好整个系统平衡。
膨胀阀的静态过热度
热力膨胀阀出厂时工厂会对阀的过热度进行一个设定,这个设定的过热度称之为静态过热度。实际运行时膨胀阀的过热度会大于静态过热度,一般为2~4℃。这部分过热度称之为附加过热度。例如膨胀阀出厂时静态过热度3.5℃,实际上的过热度5.5~7.8℃。膨胀阀出厂时静态过热度一般为3~6℃。
当使用不可调的热力膨胀阀时,必须确保正确的过热度。可以用可调的膨胀阀在实验室测好以后,再交给膨胀阀生产厂家转换成不可调的膨胀阀。
外平衡管
如果通过蒸发器阻力过大,就必须考虑用外平衡管的膨胀阀。一般来说阻力不要超过1.7℃,对于低温制冷的阻力要求更小。举一个例子就能很好说明有无外平衡管对膨胀阀的影响。如图4,系统使用内平衡式。
膨胀阀,蒸发器的阻力为69kPa(10Psi,这样C点的压力为
4.07bar(59Psig;A点的压力为4.76bar(69Psig。弹簧设定的过热度
5.6
℃(10°F或者弹簧力为75.9kPa(16Psig,所以在膜片上的平衡力为
85 Psig(16+69。这个力对应的饱和温度为10℃。很明显如果阀要平C
点温度必须是10℃(50°F,但59 Psig对应的饱和温度是0.6℃(33°
F,因此必须有9.3℃(5-33的过热度,为了增加过热度从5.6℃(10°F
增加到9.3(17°F,必须使用更多的蒸发器面积。
如果采用外平衡管,将平衡管连接到蒸发器出口或压缩机回气管靠
近感温包处,就可以避免上述问题。
可以看到,使用外平衡管可以将过热度由17°减到11°F。当蒸发
器的阻力损失超过上述推荐值,或者系统中存在分配器,则必须使用外平衡式膨胀阀。
外平衡管的连接位置
外平衡管的连接口必须位于最大压降点之后,一般来说将连接管接在蒸发器的出口位置(见图5、6。当平衡管接在水平管上时,记住保持平衡管的接口位于水平管的顶部,避免油积存在平衡管中。当蒸发器的阴力小于前面所提到数值,可以将外平衡管连接到蒸发器的中部。特别是在蒸发器出口装有蒸发压力调节阀的系统,这样做可以使得热力膨胀阀控制比较平衡。不管是什么情况,外平衡管尽量靠近蒸发器侧。
在多蒸发器系统中,膨胀阀的外平衡管接口位置不要受其他阀的影响。千万不要将所有的外平衡管连接在一起,过热度的调整。
