制冷原理与应用 教学课件 ppt 作者王志远 第七章 节流机构和辅助设备

1、第7章,制冷系统辅助设备及管道,本章将依次对制冷系统中的这些节流装置、膨胀阀、油分离器、集油器、贮液器、气液分离器、空气分离器、干燥过滤器、安全阀及管道等辅助设备进行分节介绍 。,第一节,节流装置,节流 利用局部阻力，形成压降，对制冷 剂节流。 节流过程 流体在流道中流经阀门、孔板或 多孔堵塞物等设备时，压力降低的 一种特殊流动过程。,节流原理,节流机构是实现制冷循环所必须的四大部件之一。 安装位置：位于冷凝器与蒸发器之间。 对高压液体制冷剂进行节流降压，保证蒸发器中的液态制冷剂在要求的低压下蒸发吸热，达到制冷降温的目的；使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热，冷凝。 根据负荷的变化，调整供入蒸发器的制冷剂流量。,节流机构的作用,节流机构也称为节流阀和膨胀阀，按照其供液量调节方式可分为五类：,节流机构的类型,毛细管 手动节流阀 浮球调节阀 热力膨胀阀 电子膨胀阀,节流机构的类型,不同制冷系统选用不同的节流装置，常见的有如在氨制冷系统中常采用手动膨胀阀、浮球节流阀；溴化锂吸收式制冷系统中常采用U型管节流；而蒸气压缩式制冷系统中常采用毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等。,手动膨胀阀,手动节

2、流阀又称手动调节阀或膨胀阀，是最老式的节流机构，其外形与普通截止阀相似。全凭管理员的经验进行操作。,通常与其它控制元件配合使用，一般只在短时期内使用，例如在冷冻初期辅助送液，或者在自动膨胀阀出故障时作为旁路备用阀。,浮球膨胀阀,浮球膨胀阀是用于具有自由液面的蒸发器（如卧式壳管式蒸发器、直立管式或螺旋管式蒸发器）的供液量的自动调节。通过浮球调节阀的调节作用，在这些设备中可以保持大致恒定的液面（即用液位控制供液量）。同时浮球调节阀有起节流降压的作用。浮球调节阀广泛使用于氨制冷装置中。可分为直通式和非直通式两种。,直通式浮球膨胀阀,非直通式浮球膨胀阀,UQK-40 浮球液位控制器,直通式浮球节流阀结构比较简单，但由于液体的冲击作用引起壳体内液面波动较大，使节流阀的工作不太稳定，而且液体从壳体流入蒸发器，是依靠静液柱的高度差，因此液体只能供到容器的液面以下。 非直通式浮球节流阀工作比较稳定，而且可以供液到蒸发器的任何部位。,浮球膨胀阀,热力膨胀阀是利用蒸发器出口制冷剂蒸气的过热度调节阀孔开度以调节制冷剂供液量（即以蒸发器出口处制冷剂的过热度为控制参数）； 通过弹簧力设定静态过热度，设定范围一般

3、为28； 广泛应用于没有自由液面的蒸发器，如干式蒸发器、蛇管式蒸发器和蛇管式中间冷却器等； 根据热力膨胀阀内膜片下方引入蒸发器的进口或出口压力，分为内平衡式膨胀阀和外平衡式膨胀阀两种。,热力膨胀阀,热力膨胀阀 实物图,内平衡式热力膨胀阀由感温包、毛细管、阀座、膜片、顶杆、阀针及调节机构等构成。 膨胀阀是接在蒸发器的进液管上，感温包中充注有的工质与系统中制冷剂相同或不同，感温包设置在蒸发器出口处的管外壁上。,内平衡式热力膨胀阀,由于过热度的影响，其出口处温度t3与蒸发温度t1之间存在着温差tg，通常称做过热度。感温包感受到t3后，使整个感应系统处于t3对应的饱和压力p3。该压力通过毛细管传到膜片上侧，在膜片下侧面施有调整弹簧力p2和蒸发压力p1，三者处于平衡时有p3=p1+p2。,内平衡式热力膨胀阀,从热力膨胀阀的工作原理可以看出，其阀芯的调节动作来源于p3=p1+p2。而在膜片上下侧的压力平衡是以蒸发器内压力p1作为稳定条件，所以称之为内平衡式热力膨胀阀。,内平衡式热力膨胀阀,在许多制冷装置中，蒸发器的管组长度较大，从进口到出口存在着较大的压降p1，造成蒸发器进出口温度各不相同，p1不

4、是一个固定值。在这种情况下若使用内平衡式热力膨胀阀，则会因蒸发器出口温度过低而造成p3p2+p1，造成热力膨胀阀的过度关闭，以至丧失对蒸发器实施供液量调节的能力。,内平衡式热力膨胀阀,外平衡式热力膨胀阀将内平衡式热力膨胀阀膜片驱动力系中的蒸发压力p1，改为由外平衡管引入的蒸发器出口压力pw取代，以此来消除蒸发器管组内的压降p1所造成的膜片力系失衡而带来的使膨胀阀失去调节能力的不利影响。,外平衡式热力膨胀阀,由于pw=p1-p1，尽管蒸发器出口过热度偏低，但膜片力系变成为p3=p2+(p1-p1)，即p3=p2+pw时，仍然能保证在允许的装配过热度范围内达到平衡。在这个范围内，当p3p2+pw时，表示蒸发器热负荷偏大，出口过热度偏高，膨胀阀流通面积增大，使制冷剂供液量按比例增大。反之按比例减小。,外平衡式热力膨胀阀,1.充液式：充注与制冷系统相同的液态制冷剂； 2.充气式：充注与制冷系统相同的气态制冷剂； 3.交叉充液式：充注与制冷系统不同的液态制冷剂； 4.混合充注式：充注液态制冷剂和不凝性气体； 5.吸附充注式：充注液态制冷剂和填充吸附剂和吸附性气体。,感温包的充注,1.在选配膨胀阀

5、时，应考虑制冷系统中制冷剂的种类和蒸发温度。为了稳定蒸发器的工作，在确定热力膨胀阀容量时，一般应取蒸发器负荷的1.21.3倍。,热力膨胀阀的选配与安装,在一定膨胀阀开度和压差、蒸发温度下，单位质量的制冷剂完全蒸发时所产生的冷量。,2.为了保证感温包采样信号的准确性，当蒸发器出口管径小于22mm时，感温包可水平安装在管的顶部；当管径大于22mm时，则应将感温包水平安装在吸气管水平轴线以下45o之间的位置，然后外包绝热材料。绝对不可随意安装在管的底部。也要注意避免在立管或多个蒸发器的公共回气管上安装感温包。 感温包位置离蒸发器出口越近效果越好，且一定要水平放置。焊接时用湿布将膨胀阀保护,热力膨胀阀的选配与安装,示例图片,热力膨胀阀的选配与安装,3.外平衡式热力膨胀阀的外平衡管应安装于感温包后约100mm处，接口一般位于水平管顶部，以保证调节动作的可靠性。 4.为了使热力膨胀阀节流后的制冷剂液体均匀地分配到蒸发器的各个管组，通常是在膨胀阀的出口管和蒸发器的进口管之间设置一种分液接头。,热力膨胀阀的选配与安装,目前，国际上流行的电子膨胀阀种类很多，按阀的结构型主要有三类：热动式、电磁式和电动式

6、（双金属片式的热电膨胀阀已很少应用）。,电子膨胀阀,热动式膨胀阀 电磁式膨胀阀 电动式膨胀阀,电磁式电子膨胀阀,1 出口 2弹簧 3阀针 4阀杆 5柱塞弹簧 6柱塞 7线圈 8阀座 9进口,电磁式电子膨胀阀结构,工作原理 微机将制冷剂实际过热度t与设定值t比较，通过PID运算后输出一个电压值，施加在膨胀阀的电磁线圈上，使阀杆上下运动，以改变电子膨胀阀的开度。电磁线圈通电前，针阀处于全开位置。通电后，受磁力的作用，阀杆向上运动，阀针的开度减小。电子膨胀阀的开度取决于施加在线圈上的控制电压(或线圈电流)。实际过热度t越小，电压越高，开度就越小，流经膨胀阀的制冷剂流量也越小.,电动式电子膨胀阀,电动式膨胀阀（直动型）,1出口 2针阀 3阀杆 4转子 5线圈 6进口,工作原理 电动机直接带动阀针做上下运动。当控制电路产生的脉冲电压作用到电机定子上时,在线圈上产生磁力,使电机转子转动,通过导向螺纹的作用,使转子的旋转运动转变为针阀的上下运动,从而调节针阀的开度,进而调节制冷剂的流量.,电动式电子膨胀阀,减速型电动式电子膨胀阀与直动型电子膨胀阀的区别在于它内装有减速齿轮。其工作原理是当电动机通电后

7、，高速旋转的转子通过齿轮组减速，再带动阀针做直线移动。由于齿轮的减速作用大大增加了输出转矩，使得较小的电磁力可以获得足够大的输出力矩，所以减型电子膨胀阀的容量范围大。 减速型电子膨胀阀的另一特点是电机组合部分与阀体部分可以分离，这样，只要更换不同口径的阀体，就可以改变阀的容量。,热动式电子膨胀阀实物图（TQ型）,电子膨胀阀在制冷空调系统中的应用,毛细管又叫节流管、膨胀降压管，其内径常为0.55mm，长度0.66m，材料为铜或不锈钢。由于它不具备自身流量调节能力，被看作为一种流量恒定的节流设备。 毛细管节流是根据流体在一定几何尺寸的管道内流动产生摩阻压降改变其流量的原理，当管径一定时，流体通过的管道短则压降小，流量大；反之，管道长则压降大，流量小。,毛细管,毛细管用于小型而且不需要精确调节流 量的制冷装置。,家用冰箱 冷柜 房间空调器,简单 便宜 便于大批量生产,应用,长处,毛细管,R22、R12毛细管初步选择曲线图,（1）系统的高压侧不要设置贮液器，以减少停机时制冷剂迁移量，防止启动时发生“液击”； （2）制冷剂充注量应尽量与蒸发容量相匹配。必要时可在压缩机吸气管路上加装气液分离器；

8、（3）对初选毛细管进行试验修正时，应保证毛细管的管径和长度与装置的制冷能力相吻合，以保证装置能达到规定的技术性能要求； （4）毛细管内径必须均匀。其进口处应设置干燥过滤器，防止水分和污物堵塞毛细管。,用毛细管节流时应注意,第二节 润滑油的分离 和收集设备,蒸气压缩式制冷装置中，除制冷压缩机及各种用途的换热器和节流机构外，还需要一些辅助设备来完善其技术性能，并保证其可靠的运行。它们是制冷剂的贮存、净化和分离设备、润滑油的分离及收集设备，安全保护设备等。,制冷机工作时需要润滑油在机内起润滑、冷却和密封作用。系统在运行过程中润滑油往往随压缩机排气进入冷凝器甚至蒸发器，使它们的传热效果降低，影响整个制冷装置技术性能的发挥。,1、油分离器,将制冷压缩机排出的高压蒸气中的润滑油进行分离，以保证装置安全高效地运行。 根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，高压蒸气中的油粒在重力作用下得以分离。一般气流速度在1m/s以下，就可将蒸气中所含直径在0.2mm以上的油粒分离出来。通常使用的油分离器有填料式、洗涤式、离心式和过滤式等四种。,1、油分离器,过滤式油分离器气它的分油是依靠气体降低流速、改变流向及

9、几层金属丝网的过滤作用来实现。这种油分离器的回油管，和压缩机的曲轴箱连接。当过滤式油分离器内积聚的润滑油足够使浮球阀开启时，分离器中的润滑油就被压入压缩机的曲轴箱中。,1、油分离器,过滤式油分离器,1-手动回油阀门 2-浮球阀 3-筒体,4-出气管 5-滤网 6-进气管,洗涤式油分离器 将高压过热氨气通入氨液中洗涤冷却。进液管至少应比冷凝器的出液管低200300mm，以便氨液可借重力流入油分离器，保证其中液面有一定高度。,1、油分离器,1 排油管 2 伞形分离罩,离心式油分离器 它的分油效率也很高，多用于制冷量较大的系统。高压气态制冷剂沿切线方向进入油分离器以后，经螺旋状隔板自上向下旋转流动，借离心力作用将滴状润滑油甩到壳体壁面，聚积成较大的油滴，下沉到分离器的底部。,1、油分离器,1 进气管 2 挡液板 3 浮球阀 4 导向叶片 5 引出管,填料式油分离器 它是一种高效油分离器。这种油分离器的壳体内装有滤层，滤层的充填物可以是小瓷环、金属丝网或金属切屑，其中以编织的金属丝网为最佳。,1、油分离器,1 出气管 2 挡板 3 放油管 4 填料 5 进气管,对于氟利昂制冷系统，油分离器分离出的润滑油一般都是通过分离器下部的手动阀或浮球式自动放油阀直接送回压缩机的曲轴箱； 在氨制冷系统中，除了油分离器以外，冷凝器、贮液器和蒸发器等设备的底部均积存有润滑油（由于氨与润滑油不相溶），为了收集和放出这些润滑油，应设置集油器。,2、集油器,集油器为钢板制成的筒状容器，其上设有进油管、放油管、回气管和压力表接管等。目前生产的集油器有三种规格，其直径分别为159和325mm。制冷量小于250300kW，采用直径159mm者；制冷量大于3001163kW，采用直径325mm者一台。制冷量大于1163kW，采用直径325mm者二台。,2、集油器,1 进油阀 2 液面指示器 3 放油阀 4 壳体 5 压力表 6 回气阀,储液器俗称储液筒，起稳定制冷剂流量的作用，并可用于储存制冷剂液体。按其功能分高压储液器和低压储液器两种。 高压储液器 用途是储存高压液体，设置在冷凝器之后，保证制冷系统在冷负荷变化时制冷剂供液量调节的需要。也有利于减少定期检修时向系统补充制冷剂

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