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熱力膨脹閥的結構。感溫包、毛細管、感應薄膜互相連通,構成一個密閉容器,稱為感溫機構。感溫包安裝在蒸發(fā)器的出口,感溫包內充注工質,用它來感受蒸發(fā)器出口制冷劑的過熱度變化。毛細管傳遞感溫包內的壓力至感應薄膜上。感應薄膜由一塊很薄的(0·1-0·2nm)合金計沖壓而成,斷面呈波浪形它在受力后彈性變形性能非常好。熱力膨脹閥的熱力作用原理見圖7·10a。以溫包中感溫介質的壓力提供閥打開方向的驅動力P1(開閥力);以蒸發(fā)壓力P0。和彈簧力P3,作為閥關閉方向的平衡力。溫包感受蒸發(fā)器出口管的溫度t1,開閥力P1隨溫度t1的變化稱為開閥壓力曲線,它由溫包中充注的感溫介質的壓力-溫度屬性所決定。在關閥時,蒸發(fā)壓力隨;蒸發(fā)溫度的變化關系是確定的(由制冷劑的熱力特性決定);彈簧力在閥處于關閉時最小,由設定的預緊力決定,在工作中由彈性系數(shù)和彈性變形決定,閥在全開位置時達到最大。因此,最小關閥壓力線p0(t0)+p3,是已知的。通過在溫包中充人適當?shù)母袦亟橘|,使在壓力不溫度平面上開閥壓力曲線汕巳)處于最小關閥壓力線仇p0(t0)+p3,的下方。那么,當閥上的作用力平衡時,開閥壓力對應的溫度必然高于關閥壓力對應的溫度2。(見圖7·10b),二者之差(t1-t0)便是蒸發(fā)器出口過熱度們。該過熱度是打開閥必須具有的最小過熱度,稱為靜態(tài)過熱度。閥達到全開時,對應更高的溫度t1和過熱度△t,這時的過熱度稱為全開過熱度。當蒸發(fā)器出口過熱度在靜態(tài)與全開過熱度之間變化時,熱力膨脹閥的開度成比例變化。這兩個過熱度之差稱為可變過熱度,可變過熱度是熱力膨脹閥比例調節(jié)的比例帶,其大小反映了調節(jié)的靈敏度。
熱力膨脹閥有內平衡式與外平衡式。內平衡式熱力膨脹閥(見圖7·11a)將節(jié)流后的制冷劑壓力近似作為蒸發(fā)壓力,因而可以直接從閥內提供關閥的流體平衡力,結構簡單,安裝方便,主要用于低壓側流動阻力不大的場合。外平衡式熱力膨脹閥(見圖7·11b)有一個外平衡管,將蒸發(fā)器出口的壓力直接引入閥內,保證關閥的流體平衡力是蒸發(fā)壓力。這種結構考慮了蒸發(fā)器的流動損失,主要用于制冷劑流量變化幅度大、低壓側流動阻力大的場合,如低蒸發(fā)溫度或有分液器、多路并聯(lián)盤管的蒸發(fā)器。
熱力膨脹閥的選擇
為了使熱力膨脹閥與所在的制冷系統(tǒng),特別是與蒸發(fā)器能很好地匹配,最大限度地利用蒸發(fā)器的換熱面積,并使蒸發(fā)器的冷量輸出始終和熱負荷相匹配,就需要適當?shù)剡x擇熱力膨脹閥。熱力膨脹閥的設計選擇主要依據(jù):制冷系統(tǒng)的設計制冷量、工況參數(shù)、制冷劑種類及制冷系統(tǒng)結構等,應考慮下列因素:
①按系統(tǒng)采用的制冷劑,查閱相關工質的熱力膨脹閥樣本。
②考慮蒸發(fā)溫度對膨脹閥容量的影響。隨著蒸發(fā)溫度的降低,閥的容量變小(見表7·4)。
③閥前制冷劑過冷度會影響閥后兩相制冷劑的千度,從而影響閥的流量系數(shù)。因此,要考慮閥前液體過冷度對閥的容量的影響(見表7·5)。
④注意冷凝器至閥前的液管的壓力降(見表7·6和表7·7),適當增加制冷劑的過冷度,防止其在閥前汽化。
考慮了上述因素后,選擇合適容量和形式的熱力膨脹閥,允許有20&容量裕度。