第七节 制冷装置自动化元件
一、热力膨胀阀(TXV)[Thermostatic eXpansion Valve] 制冷装置节流元件作用: 节流降压
根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量
1.内平衡式热力膨胀阀
1-膜片热力头9-毛细管10-感温包2-顶杆节流元件过热度调整机构阀体3-阀座4-阀芯5-调节弹簧6-调节螺杆12-制冷剂进口13-制冷剂出口
内平衡式热力膨胀阀的工作原理
p1内平衡式热力膨胀阀的工作原理p0A(p0 ,t0)psE(p?0 ,t?0)F(p?0 ,t1)温包内工质压力膜片受力平衡条件p1 = p0+ ps'?p0?p0?p0?0如忽略A-E段流阻,则''压力p0不变E-F段距离较近所以'出口过热度?t?t1?t0?t1?t0t0?t0
过热度增大，膜片下移，阀开大，增加供液量。
过热度减小，膜片上移，阀关小，减少供液量。 当
t0
一定时，调整弹簧预紧力可以改变热力膨胀阀关闭过热度，膨胀阀关闭过热度的调整
范围为2-8℃。
热力膨胀阀性能指标
静止过热度（关闭过热度）：膨胀阀从静止到开始开启需要一定的过热度．一般可在2～8℃内调节。
工作过热度：膨胀阀处于工作状态，蒸发器出口的制冷剂过热度，一般为3～6℃
过热度变化量：膨胀阀在额定开度时的工作过热度到全关位置过热度之差，通常过热度变化量为4℃时的开度定为阀的额定开度。
2.外平衡式热力膨胀阀
如制冷剂从蒸发器进口到出口流动的压力损失为△p0，则 ''p1?p0??p0?ps → p1?p0?ps??p0
所以膨胀阀出口过热度由(ps+ Dp0)确定。
过热度提高，蒸发器出口过热段长，蒸发器传热面积得不到充分利用，制冷量下降，蒸发温度降低，经济运行性变差。因此，这种情况下应使用外平衡式膨胀阀。
p1p0p?0psp?0(t0)p?0(t1)p?0
忽略重力和顶杆摩擦力，则p1?p0?ps
'即蒸发器出口过热度(t1?t0)直接由弹簧张力ps确定
'节流管------延长阀芯和阀座的寿命
选用外平衡式膨胀阀的主要依据
压降△p0所对应的制冷剂饱和温度降超过1℃(R22)或 2℃(R22)选用外平衡式膨胀阀。
蒸发温度低时同样压降导致的制冷剂饱和温度降低值较大，所以同样大小的蒸发器用于高温库时可选用内平衡式膨胀阀，而用于低温库时可能需选用外平衡式膨胀阀。
3.热力膨胀阀的容量和选配
热力膨胀阀的容量：阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。
感温包[Bulb]充剂的性质和压力不同，每只膨胀阀只适用于既定的制冷剂。
膨胀阀的名义容量：在名义工况下的容量。
我国JB3548-83规定热力膨胀阀的名义工况制冷剂R12R22蒸发温度t0冷凝温度tk5oC5oC40oC40oC进口温度38oC38oC通过阀的压降0.41MPa0.69MPa
膨胀阀的容量应与蒸发器相匹配[Match]
容量过小，则膨胀阀供液不足，蒸发器的能力不能充分发挥，蒸发压力降低，制冷量减小，吸气过热度加大。
容量过大，则阀工作时开度过小，不仅冲蚀严重，而且阀的工作不稳定。
膨胀阀工作时的开度以不小于额定开度的一半为宜，因此其容量应比蒸发器的制冷量稍大，但最大不超过蒸发器的二倍。
膨胀阀选型步骤
(1) 适用的制冷剂种类、蒸发温度范围。
(2) 根据蒸发器选定容量大小，确定使用内平衡式或外平衡式。
(3) 考虑毛细管[Capillary Tube]长度，进出接口形式(直角式、直通式)。
(4) 若蒸发器制冷量变化范围大，可使用两只膨胀阀并联[Parallel]或切换[Switchover]使用。
4.热力膨胀阀的温包充注[Bulb Charge] (1) 部分充液式温包
温包内充注一部分低沸点液体，使自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系。充注的介质可以和制冷工质相同(同工质充注)也可以不同(异工质充注) 。根据充注量多少，又分为非限压式和限压式。
①非限压式温包
同工质充注：静止过热度随蒸发温度下降而增大。
异工质充注：静止过热度在较大蒸发温度范围内基本不变。
非限压式温包的缺点：
a. 停机时阀关闭不严，膨胀阀只起调节流量作用，不能兼作截止阀使用，需要在其前面加装电磁阀起截止作用。
b. 开机时温包不会立即变冷，阀开度过大，回气过热度变小。压缩机启动后压力降低缓慢，长时间在高吸气压力下工作，电机容易过载。 c. 温包充液量较多，热惯性大，反应滞后较大。
d. 若温包暴露在高温处，会使热力头中的压力过高。
②限压式温包
温包充注量较少，温包内液体可全部气化。在工作温度范围内，温包内的压力随感应温度按介质的饱和压力关系变化，具有非限压式的过热度控制特性。
当温包感受的温度超过充注量所确定的温度tmop时，液体已蒸发完毕，成为过热蒸气，压力—温度曲线变得平坦，所以可限制蒸发器的最大工作压力，这种阀称为MOP(Maximum Operating Pressure)阀。
a. 起动时，可防止压缩机过载。 b. 停机时，阀关闭严密。
c. 高温时，能保护阀头内的元件不受高压。 d. 热惯性较小。
e. 使用时，温包温度在热力头组件中应最低。
(2) 气体吸附式温包
a. 不存在介质液面迁移问题；
b. 不受阀和毛细管是否低温的影响； c. 具有限制最高压力功能； d. 适用的蒸发温度范围分档。
5. 热力膨胀阀的安装和维护
(1)膨胀阀尽量靠近蒸发器安装，二者间不装阻力大的附件；如二者间距离远，管路应加粗且冷库外管路包隔热材料；注意确认进、出口，直立安装。 (2)使用限压式温包时，阀和毛细管所处环境温度应比温包感受温度高，毛细管不要接触低温管路。与温包相接处的毛细管应向上，以免液体从温包中流出。 (3)温包安装在水平管路上。
(4)清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈并涂银粉漆。温包与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面包以隔热材料。 (5)外平衡式热力膨胀阀，平衡管连接点应设在温包之后，以免有少量液态制冷剂从膨胀阀顶杆填料处漏入平衡管影响温包感受的过热度。
外平衡管毛细管膨胀阀过热蒸发器集油弯温包积油??21mm背压阀蒸发器温包回热器??21mm蒸发器
6.热力膨胀阀的调试
蒸发器出口过热度太大，制冷量降低；太小产生液击。调节膨胀阀使蒸发器出口工作过热度3~6℃为宜，装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。
如何判断蒸发器出口过热度大小
(1)蒸发器出口装有温度表和压力表时，温度读数与蒸发压力所对应饱和温度之差为出口过热度。
(2)如只在压缩机吸口装有温度表和压力表，可用吸气过热度推断蒸发器出口过热度。 (3)如吸气管无温度表，按蒸发器管壁结露、结霜情况判断
有回热器：吸气管发凉、结露无回热器：吸气管冰凉粘手、均匀结薄霜低温库：蒸发器表面全面结均匀薄霜高温库蒸发器、空调吸气管：发凉、结露
调试热力膨胀阀注意事项
(1)调试前检查制冷剂是否充足；冷凝压力在合适范围；阀完好并正确安装；阀及管路没有堵塞；蒸发器结霜不太厚(冷风机通风良好)。 (2)调试应在装置运转且工况稳定时进行。
(3)每次调整关闭过热度增减一般不超过0.5℃，一般调节螺杆每转一圈过热度变化为1~1.5℃。
(4)热力膨胀阀调节滞后性较大，每次调后应观察一段时间，调好后不要轻易改动。
问题：内平衡式TXV膜片上方作用着( 温包内饱和压力 )力。 外平衡式TXV波纹管上方作用着( 温包内饱和压力 )力。 内平衡式TXV膜片下方作用着( 蒸发器进口压力 )力。 外平衡式TXV波纹管下方作用着( 蒸发器出口压力 )力。
外平衡式TXV波纹管顶杆填料漏泄，平衡管会出现( 结霜 )现象。
原来用外平衡TXV改用内平衡TXV会导致( )。 A. 蒸发器出口过热度增加 B. 制冷量降低 C. 蒸发压力降低 D. 压缩机轴功率增大
原来用内平衡TXV改用外平衡TXV会导致( )。 A. 蒸发器出口过热度减小 B. 制冷量降低 C. 蒸发压力降低
D. 价格贵，安装麻烦
切记：冷剂流量减小或蒸发器换热量增大(过热度增大)，膨胀阀开度加大。
