傳統(tǒng)節(jié)流機構(gòu)的工作原理及匹配,節(jié)流的工作原理是制冷工質(zhì)流過閥門時流動截面突然收縮,流體流速加快,壓力下降,壓力下降的大小取決于流動截面收縮的比例。節(jié)流機構(gòu)的作用:
1、 節(jié)流降壓。當(dāng)常溫高壓的制冷劑飽和液體流過節(jié)流閥,變成低溫低壓的制冷劑液體并產(chǎn)生少許閃發(fā)氣體。進而實現(xiàn)向外界吸熱的目的。
2、 調(diào)節(jié)流量:節(jié)流閥通過感溫包感受蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度的變化來控制閥的開度,調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量,使其流量與蒸發(fā)器的熱負荷相匹配。當(dāng)蒸發(fā)器熱負荷增加時閥開度也增大,制冷劑流量隨之增加,反之,制冷劑流量減少。
3、 控制過熱度:節(jié)流機構(gòu)具有控制蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度的功能,既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用,又防止吸氣帶液損壞壓縮機的事故發(fā)生。
4、 控制蒸發(fā)液位:帶液位控制的節(jié)流機構(gòu)具有控制蒸發(fā)器液位的功能,既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用,又防止吸氣帶液降低吸氣過熱度。
若節(jié)流機構(gòu)向蒸發(fā)器的供液量與蒸發(fā)負荷相比過大,部分液態(tài)制冷劑一起進入壓縮機,引起濕壓縮或沖缸事故。相反若供液量與蒸發(fā)器負荷相比太少,則蒸發(fā)器部分傳熱面積未能充分發(fā)揮其效能,甚至?xí)斐烧舭l(fā)壓力降低,而且使制冷系統(tǒng)的制冷量降低,制冷系數(shù)減小,制冷裝置能耗增大。節(jié)流機構(gòu)流量的調(diào)節(jié)對制冷裝置節(jié)能降耗起著非常重要的作用。大型中央空調(diào)冷水機組常用的節(jié)流機構(gòu)有手動節(jié)流閥、孔板、熱力膨脹閥、浮球+主節(jié)流閥。
熱力膨脹閥廣泛應(yīng)用于熱泵冷熱水機組。它既可控制蒸發(fā)器供液量,又可節(jié)流飽和液態(tài)制冷劑。根據(jù)熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)上的不同,分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種??紤]到制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器產(chǎn)生一定的壓力損失,為降低開啟過熱度,提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率,一般自膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口,制冷劑的壓力降所對應(yīng)的蒸發(fā)溫度降超過2~3℃,應(yīng)選用外平衡式熱力膨脹閥。
外平衡式熱力膨脹閥的工作原理是建立在力平衡的基礎(chǔ)上。工作時,彈性金屬膜片上部受感溫包內(nèi)工質(zhì)的壓力P3作用,下面受蒸發(fā)器出口壓力P1與彈簧力P2的作用。膜片在三個力的作用下,向上或向下鼓起,從而使閥孔關(guān)下或開大,用以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。當(dāng)進入蒸發(fā)器的液量小于蒸發(fā)器熱負荷的需要時,則蒸發(fā)器出口蒸氣的過熱度增大,膜片上方的壓力大于下方的壓力,這樣就迫使膜片向下鼓出,通過頂桿壓縮彈簧,并把閥針頂開,使閥孔開大,則供液量增大。反之當(dāng)供液量大于蒸發(fā)器熱負荷的需要時,則出口處蒸氣的過熱度減小,感溫系統(tǒng)中的壓力降低,膜片上方的作用力小于下方的作用力時,使膜片向上鼓出,彈簧伸長,頂桿上移并使閥孔關(guān)小,對蒸發(fā)器的供液量也就隨之減少。熱力膨脹閥的過熱度由開啟過熱度和有效過熱度組成,開啟過熱度與彈簧的預(yù)緊力有關(guān),有效過熱度與彈簧的強度及閥針的行程有關(guān)。膨脹閥的彈簧是按標準工況設(shè)計的,機組在標準工況下,機組滿負荷或變負荷運行均維持較高的COP值。但在大壓差工況下,蒸發(fā)壓力降低,蒸發(fā)器負荷需求的液量減少,但實際情況相反,在吸氣過熱度不變的情況下,由于蒸發(fā)壓力降低,蒸發(fā)器出口壓力P1相應(yīng)降低,膜片上下的壓差變大,使主閥開度增大,供液量增加;但在小壓差工況下,蒸發(fā)壓力上升,蒸發(fā)器負荷需求的液量增多,但實際情況是在吸氣過熱度不變的情況下,由于蒸發(fā)壓力上升,蒸發(fā)器出口壓力P1相應(yīng)提高,膜片上下的壓差變小,使主閥開度減小,供液量減少;在變負荷下亦如此。因此熱力膨脹閥在變工況下供液量的調(diào)節(jié)方面需進一步改進。