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制冷设备7种节流机构介绍

来源:上海茂硕机械设备有限公司   2023年07月25日 10:29  

节流机构是一种用于限制流体流量的装置或组件,它可以通过改变流道的截面积或引入阻力来实现流量的调节和控制。节流机构通常用于流体控制系统中,以满足不同工况下的流量需求。节流机构有对液态制冷剂节流降压,保证冷凝器和蒸发器之间的压力差,使蒸发器内的也太制冷剂在要求的低压下蒸发,达到制冷的目的;调节供入蒸发器的制冷剂流量,以适应蒸发器的热负荷变化。


节流装置类型可分为:
(1) 手动膨胀阀;
(2) 浮球膨胀阀;
(3) 热力膨胀阀;
(4) 电子膨胀阀;
(5) 毛细管;
(6) 节流短管;
(7) 孔板节流;



1、手动膨胀阀


仅用于氨制冷系统、实验装置、旁路备用等。
手动膨胀阀是一种用于控制流体流动的装置,由阀体、阀瓣和手柄组成。阀体是阀门的主要部分,通常用于调节液体或气体在管道中的压力和流量。它可以手动操作,以便根据需要调整阀门的开度。它通常由金属制成,具有进口和出口管道连接口。阀瓣是阀门的可移动部分,通过手柄与阀体连接。通过旋转手柄,可以改变阀瓣的位置,从而调整阀门的开度。
手动膨胀阀的工作原理:是通过调整阀瓣的位置来改变管道中的流动截面积,从而控制流体的流量和压力。当手柄旋转时,阀瓣相应地移动,使得流体可以通过阀门的通道。通过增大或减小通道的开口面积,可以调节流体的流速和阀门的压力。


2、浮球膨胀阀


除了节流降压、调节流量之外,还可保持蒸发器内一定的液位。适用于具有自由液面的蒸发器,如:满液式蒸发器;低压循环贮液桶;中间冷却器。浮球膨胀阀构造简单;浮球室液面波动大,浮球传递给阀芯的冲击力也大,易损坏。浮球装置是阀门的关键部分,通常由一个浮球和一个浮子杆组成。浮球位于阀体内,可以随着介质的流动而上下浮动。浮子杆与浮球连接,并延伸到阀体外部,通过手柄进行手动操作。
浮球膨胀阀的工作原理基于浮力原理。当管道中的介质流动时,浮球会随着液位的变化而上下移动。当液位上升时,浮球上升,浮子杆通过机械传动将阀瓣关闭,减小通道的开口面积,从而减少流体的流量。相反,当液位下降时,浮球下降,阀瓣打开,增大通道的开口面积,增加流体的流量。


3、热力膨胀阀


热力膨胀阀通过蒸发器出口处气态制冷剂的过热度控制阀的开度。用于非满液式蒸发器。
热力膨胀阀通常由阀体、阀芯、感温元件和调节装置组成。阀体连接在制冷系统的蒸发器和冷凝器之间,起到分流和调节流量的作用。阀芯是可移动的部件,由感温元件控制,它通过调节阀口的大小来改变冷媒的流量。感温元件通常是一个膨胀力敏感的装置,能够根据温度变化自动调节阀芯的位置。调节装置可以手动或自动地控制阀芯的开度,以满足制冷系统的需求。
热力膨胀阀的工作原理:基于热力膨胀效应。当制冷系统中的冷媒流经蒸发器时,其温度会升高并发生膨胀。感温元件会感知到这个温度变化,并相应地移动阀芯以增加或减少阀口的开度。通过改变阀口的大小,热力膨胀阀可以控制冷媒在蒸发器和冷凝器之间的流量,从而实现恰当的制冷效果。


4、电子膨胀阀


电子膨胀阀通常由电动阀芯、电子控制单元和传感器组成。电动阀芯是阀门的核心部分,通过电动机驱动阀芯的位置,从而改变阀口的开度。电子控制单元负责接收传感器的信号,并根据预设的参数和算法来控制电动阀芯的移动。传感器可以是温度传感器、压力传感器或液位传感器等,用于监测制冷系统的工况参数。
电子膨胀阀过热度调节: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。
电子膨胀阀通过不断调整阀口的大小,可以实时地控制冷媒的流量,以适应制冷系统的负荷变化和环境条件的变化。电子控制单元根据传感器的反馈信号,精确计算和调整阀口的开度,使得制冷系统能够在各种工况下保持最佳的性能和效率。
电子膨胀阀具有许多优点。具有更高的精度和响应速度,可以实现更精确的流量调节,提高制冷系统的控制精度。其次,电子膨胀阀具有更宽的操作范围,能够适应不同的工况需求。此外,电子膨胀阀还具有自适应和智能化的功能,可以根据系统的变化进行自动调节和优化。


5、毛细管

直径0.7~2.5mm、长度0.6~6m的细长紫铜管,它广泛用于小型全封闭直冷装置。供液能力取决于:毛细管入口处制冷剂的状态(压力、温度),毛细管的几何尺寸(长度、内径)。

毛细管特点:结构简单、价格低;无运动部件;然而,毛细管的内径和长度对于流体流量和压力的调节具有较大影响,需要根据具体应用的需求进行选择和设计。系统不需要装设贮液器、制冷剂充注少;压缩机停转后,压力可较快达到平衡,减轻电机的启动负荷;调节性能差,供液量不能随工况变化而调节;适用于蒸发温度变化不大、工况比较稳定的场合。


毛细现象是指当液体或气体在细小管道中流动时,由于表面张力的作用,液体或气体在管道内壁上形成薄薄的液膜或气膜。毛细管的内径越小,液膜或气膜的表面积就越大,表面张力的作用就越明显。这种表面张力作用会导致流体在毛细管中产生一定的压力差,使得流体能够流动。


6、节流短管


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。需要注意的是,节流短管的压降与流量之间的关系并非线性,而且在不同的流速范围内,流量和压降的关系会有所变化。因此,在设计和应用节流短管时,需要根据具体的流体性质和流量要求进行正确的选择和计算。
节流短管的工作原理是通过在管道中设置一个小孔来引起流体的速度增加和压力降低。当流体通过短管的小孔时,由于流道的限制,流速会增加,从而导致压力降低。通过控制短管的孔径大小和流体的特性,可以实现对流量的调节。


7、孔板节流


孔板通常由一个具有特定几何形状的板状设备组成,中间有一个孔洞或孔径。孔板安装在管道中,液体或气体流经孔板时,会在孔板前后产生压差。根据流体的压差和孔板的几何特征,可以通过一些经验公式或流量系数来计算实际的流量。
对于离心冷水机组等等制冷量较大的设备而言,其制冷剂循环量比较大,因此毛细管显然不适合。在管道的前后压差较大的时候,往往采用增加节流孔板的方式来实现;节流孔板的原理是当流体在管道内流动时,由于孔板的局部阻力使得流体的压力降低,能量损耗。该现象在热力学上被称为节流现象。
使用节流孔板要比采用调节阀简单一些,但必须要配置得当,否则液体容易出现汽蚀的可能,影响管道的安全运行,节流孔板的作用是在管道适当的地方将孔径变小,在液体经过缩口时,流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩口的下游,我们称之为缩流断面。在缩流断面处的流速是最大的。
孔板节流的工作原理:基于伯努利原理和连续性方程。当流体通过孔板时,流速增大,压力降低,因而产生压差。压差的大小与流体密度、流速和孔板的几何形状有关。通过测量压差,可以计算出流体的流量。
孔板节流具有结构简单、可靠性高和适用范围广的优点。它们广泛应用于工业过程控制、液体和气体计量、水处理和供水系统等领域。然而,孔板节流也存在一些限制,例如在高速流动或低压差条件下,精确度可能会降低,因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的节流装置。




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