制冷节流膨胀装置

1、膨胀装置01制冷过程简介02膨胀装置作用03几种膨胀装置介绍04展望目 录contentsPart 01制冷过程简介（蒸汽压缩制冷）（蒸汽压缩制冷） 制冷原理目前最常用的蒸汽压缩制冷简单说，利用工质在不同压强下熔沸点的不同，使工质在低压下蒸发吸热，在高压下冷凝放热。简图逆卡诺循环制冷原理四大件：蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀节流装置Part 02膨胀装置作用 膨胀节流装置作用：将冷凝器中冷凝压力下的饱和液体或过冷液体节流后降至蒸发压力和蒸发温度，同时根据负荷的变化，调节进入蒸发器制冷剂的流量。节流阀自动膨胀阀热力膨胀阀电子膨胀阀 主要作用：主要作用：a.节流降压 b.调节流量 c.控制作用：控制

2、流量，防止“液击”和异常过热。目前常用的膨胀装置主要包括：毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等节流降压节流降压:使从冷凝器来的中温高压液态制冷剂节流降压成为容易蒸发的低温低压雾状物进入蒸发器，即分隔了制冷剂的高压侧与低压侧。调节流量调节流量:由于制冷负荷的改变，要求流量作相应调整，以保持温度稳定，制冷剂正常工作。膨胀阀把进入蒸发器的流量自动调节到制冷循环所要求的合适程度。控制作用控制作用:控制流量、防止液击和异常过热发生。“液击”是由蒸发器过来的气态制冷剂中有液态制冷剂进入压缩机时，过饱和气体在压缩机中因压缩而升温，导致其中所含的液滴迅速蒸发膨胀，使气缸压力骤增，活塞阻力突然增大，致使活塞像受到重

3、击一样而损坏。Part 03几种膨胀装置制冷系统使用的膨胀装置分为固定流口和可变流口两种。固定流口的流道横截面积是固定不变的，而可变流口的流道横截面积随着质量流量的变化而变。常用的膨胀装置有：毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等1.毛细管毛细管毛细管是一条细长的管子，整条管子的直径相同，用于 1：1 制冷系统（即一台压缩机和一个蒸发器）。制冷剂毛细管的内管直径通常为 0.5 mm 至 3 mm，长度为 1.0 m 至 6 米。特点：无运动件、结构简单；无储液器，充入的制冷剂量小；停机后的高低压基本相同，便于启动；工作的准确程度差；小型空调或冰箱上运用。缺点：供液量不能随工况变动而调节。 优点：优点

4、：1、价格低廉，不含活动零件，因而无需维护。2、毛细管能在冷凝器和蒸发器之间达成压力平衡，使压缩机可以软启动。3、非常适用于采用密封式压缩机的系统此类系统采用精确充注和工厂装配。 1、无法根据流动状况的变化自行调节，因而无法对环境温度及负荷的每天变化和季节性变化做出响应。因此其系统效率通常低 于设计工况。2、管孔狭小，容易阻塞，装配时需要倍加小心。应当在毛细管前端装一个干燥过滤器，以防止水汽或其他固体颗粒进入。3、停机期间，蒸发器可能被注满，液体可能流向压缩机，使压缩机在启动时受损。因此对于毛细管系统来说，充注量必须非常精确。此外，它只适用于密封式压缩机，因为此类压缩机不会泄漏，所以能精确充注

5、。一般会在蒸发器后端装一个储液器，以防压缩机发生液击。4、只适用于仅有一台压缩机和一个蒸发器的小型系统。自动膨胀阀（AEV）又名恒压膨胀阀，其作用是维持恒定压 力，从而维持蒸发器温度恒定。通过喷嘴降低压力。Pa - 大气压力Ps - 弹簧压力 Pfs - 随动弹簧压力（取决于设计）Pe - 蒸发器压力 Pa+Ps = Pfs+Pe, 膜片不移动。 当蒸发器压力下降，Pa+Ps Pfs+Pe时，膜片向下移动，阀门打开，让更多制冷剂流入蒸发器。 当蒸发器压力升高，Pa+Ps Pfs+Pe 时，膜片向上移动，阀门关闭，流入蒸发器的制冷剂减少。自动膨胀阀多用于需要快速调整制冷剂流量的制冷系统中。自动膨

6、胀阀是依靠作用在膜片（或波纹管）上相应的吸气压力来控制液体流动的一种自动阀门。自动膨胀阀的工作原理是：当阀开启时，制冷剂液体进入蒸发器，引起蒸发压力上升，同时会导致膨胀阀孔关小。当压缩机抽吸蒸发器中的制冷剂时，蒸发压力下降，促使膨胀阀孔开大，这样它就能自动调节阀的开度。制冷系统运行时，自动膨胀阀永远不会全部关闭。当压缩机开机时，阀针自动下移，使阀孔开大，当压缩机停机时，阀针上移，阀孔关小。 热力膨胀阀的核心是一个感温元件（1），它通过一个膜片与阀体（2）隔开、 阀体内的其他主要元件有过滤器（3）、弹簧（4）和流口组件（5）、一条毛细管将元件和感温包（6）连接起来。工作原理热力膨胀阀在三种基本压

7、力的作用下工作：P1：感温包压力，它作用于膜片上侧，方向与阀的开启方 向一致。P2：蒸发压力，它作用于膜片下侧，方向与阀的关闭方向 一致。P3：弹簧压力，它同样作用于膜片下侧，方向与阀的关闭 方向一致。膨胀阀发挥调节作用时，膜片一侧的感温包压力（P1）等 于另一侧蒸气压力（P2）与弹簧力（P3）之和。弹簧的作用是设定流口开启前感温包压力需要克服的最小阻力。主弹簧的作用是设定感温包压力为了打开阀门而需要克服的最小阻力/压力。3. 热力膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀又称感温式膨胀阀，接在蒸发器的进口上，感温包紧贴蒸发器的出口管上。膨胀阀另外一个作用：保持一定过热度、防止液击和异常过热。热力膨胀阀分为：

8、内平衡式热力膨胀阀和外平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀：是在内部将蒸发压力传递到膜片。外平衡式热力膨胀阀：是膜片下面，感受到的是蒸发器出口压力。制冷系统若蒸发器的压降较高，应当使用带外平衡的膨胀阀。外平衡式热力膨胀阀比较准确的控制蒸发器的出口过热度，充分的利用蒸发器的换热面积，提高机组能效(a)内部结构实物图；（b)内部结构图1一气箱座；2阀体；3、13螺母；4阀座；5阀针；6调节杆座7填料:8阀帽；9调节杆；10填料压盖；11感温包；12过滤网；14毛细管主要由感温包、毛细管、膜片、阀座、传动杆、阀针及调节机构等组成。在感温包、毛细管和膜片之间组成了一个密闭空间，称为感应机构。感应机构内充

9、注有与制冷系统中工质相同的物质。内平衡式膨胀阀安装在蒸发器的进液管上，感温包敷设在蒸发器出口管道上，用以感应蒸发器出口的过热温度，自动调节膨胀阀的开度。毛细管的作用是将感温包内的压力传递到膜片上部空间。膜片是一块厚0.10.2mm的铍青铜合金片，通常断面冲压成波浪形。膜片在上部压力作用下产生弹性变形，把感温信号传递给顶针，以调节阀门的开启度。蒸发器工作时热力膨胀阀在一定开度下向蒸发器供应制冷剂液体。其工作原理是若某一时刻蒸发器的热负荷因某种原因突然增大，使其回气过热度增加，此时，膨胀阀感温包内压力增大，膜片上部压力上升，使膜片向下弯曲.并通过传动杆推动阀座带动阀针下行，使膨胀阀的节流孔开大，蒸

10、发器的供液量随之增加，以满足热负荷增加的变化；反之，若蒸发器的负荷减小，使蒸发器出口制冷剂蒸气的过热度减小，感温包内压力也随之降低，脱片反向弯曲，在弹簧力的作用下，阀座带动阀针上行，将节流孔关小。蒸发器的供液随之减少。以适应热负荷减小的变化。外平衡式热力膨胀阀采集的压力为蒸发器出口压力；内平衡式热力膨胀阀采集的压力为膨胀阀出口压力。外平衡热力膨胀阀主要用于蒸发压力损失或压力降较大，流动阻力大，蒸发盘管长，温度波动大，节流后蒸发压力比蒸发器出口端压力高出较多的系统。制冷剂种类蒸发温度范围阀后蒸发器的最大制冷量阀前后压差热力膨胀阀是一种应用广泛的制冷控 制元件 ,可惜存在着控制范围小 ,精度低等

11、缺点 ,而热力膨胀阀自身原理结构又限制了从算法上对其进行改进 ,引入新的控制元件势所必然。电子膨胀阀有诸多热力膨胀阀所无法比拟的优点。（电磁式/电动式）电子膨胀阀是一种新型的控制元件，其节流装置采用了微处理器控制。流量调节范围大；控制精度高；高频、低频运行时能效比提高电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，达到调节供液量目的。供液量调节范围宽、调节反应快。1、温度传感器用于测量离开蒸发器的过热蒸气的温度。2、压力变送器用于测量蒸发器出口处的蒸发器压力。控 制器将压力信号转换成制冷剂的饱和温度测量值。3、然后用过热蒸汽温度减去饱和温度，以求得过热度。4、控制器通过调

12、节 PWM（脉宽调制）来打开或关闭阀门，以便精确控制制冷剂流量，达到过热度的预设值。1）过热度调节：用于干式蒸发器在蒸发器出口设置温度传感器或压力传感器，以采集蒸发器出口制冷剂的过热度，反馈调节控制阀的开度：前馈加反馈复合调节，可消除由于蒸发器管壁与传感器热容造成的过热度控制滞后，改善系统调节品质，在很宽的蒸发温度区域使过热度控制在目标范围内。2）指定调节程序：热泵机组除霜、压缩机排气温度控制。3）液位调节：用于满液式蒸发器。节流短管是一种定截面节流孔口的节流装置，已被应用于部分汽车空调、冷水机组和热泵机组中。主要优点：价格低廉、制造简单、可靠性好、便于安装，取消了热力膨胀阀系统中用于判别制冷

13、负荷大小所增加的感温包等，具有良好的互换性和自平衡能力。阶梯式短管孔板是为国内空调/热泵系统开发的一种替代的低成本膨胀装置。研究了制冷剂在阶梯短管孔内的流动特性。在过去的工作中，以阶梯短管孔为膨胀装置的空调和热泵系统在制冷和供热两种工况下的性能还比较欠缺。Geometry of stepped short tube orifice.手动膨胀阀又称手动调节阀或手动节流阀。它是由阀体、阀芯、阀杆、填料函、压盖、上盖和手轮等零件组成的。手动节流阀的阀芯锥度较小，呈针状或V形缺口的锥体，以保证阀芯的升程与制冷剂流位之间保持一定的比例关系。阀杆采用细牙螺纹，以保证手轮转动时，阀芯与阀座间空隙变化平缓，便

14、于调节制冷剂流量.1手轮；2上盖；3填料函；4阀体：5阀芯；6阀杆；7填料压盖其使用方法是：工作时其开启度随负荷的大小而定，通常开启度为手轮旋转1/8或1/4圈，一般不超过一圈，否则，开启度过大就起不到节流的作用。Part 04展望（输入你的小标题）研究现状国内：热泵型空调（制冷/制热）。小型制冷装置多采用毛细管作为膨胀装置。本世纪初热力膨胀阀是应用热点，2010年以后研究热点转向电子膨胀阀。国外相关膨胀装置的研究：应用膨胀机代替节流阀有望提高循环性能。Yang（2005）等人通过热力学研究发现，使用膨胀器代替节流阀可使跨临界循环的COP提高33%左右。Baek等15,16研制了活塞-气缸式膨

15、胀机，通过理论和实验研究表明，该装置可使冷却COP提高6.6%。Li（2009）等人通过实验发现，他们开发的滚柱式膨胀机样机可以将系统的COP提高至少10%。膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量的机械。膨胀机常用于深低温设备中。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备。（link）膨胀机为运动部件，结构复杂，成本高。工作在两相区可靠性有待提高。在传统的蒸汽压缩制冷循环中，以往的研究重点大多聚焦于提高压缩机、换热器（蒸发器/冷凝器）的效率以及系统结构的匹配性来提高制冷系统的效率。传统

16、的节流元件一般采用膨胀阀或毛细管。工质流经造成机械能、热力学损失，损失的能量转化为热能降低系统COP。有研究表明采用喷嘴引射器（喷射器/引射器），以R134a为工质，制冷系统循环COP可提高22%。喷射器，又名:引射器、射流真空泵、射流真空喷射器、喷射泵、水喷射器、真空喷射器。如图为两相流引射器，主要有：喷嘴、接收室、混合室、扩压室四部分组成。在制冷系统中从冷凝器出来的高温高压的流体（主引射流体）流经喷嘴绝热膨胀，降压升速，实现压力能向动能的转化。之后被卷吸进入吸入室，在混合室混合。最后混合流体在扩压室中压缩动能又转化为压力能。引射器不需借助外界做功就可以提高引射流体压力，这是引射器最主要和最根本特征。利用膨胀过程中回收的动能，可以节省压缩机