1、第5章 节流装置和辅助设备第第1 1节节 节流装置节流装置作用：作用：(1)(1)对高压液态制冷剂节流降压，保证冷凝对高压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；冷剂在要求的低压下蒸发，达到制冷的目的；(2)(2)调节供入蒸发器的制冷剂流量，以适应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。蒸发器的热负荷变化。又称：又称：流量控制机构流量控制机构(Metering Device)Metering Device)第第1 1节节 节流装置节流装置类型：类型：(1)(1)手动膨胀
2、阀手动膨胀阀(2)(2)浮球膨胀阀浮球膨胀阀(3)(3)热力膨胀阀（热力膨胀阀（TEVTEV）(4)(4)电子膨胀阀电子膨胀阀(5)(5)毛细管毛细管(6)(6)节流短管节流短管一、手动膨胀阀仅用于：仅用于：氨制冷系统、实验装置、旁路备用等。等。二、浮球膨胀阀除了除了节流降压、调节流量节流降压、调节流量之外，还可之外，还可保持蒸发保持蒸发器内一定的液位器内一定的液位。适用于：适用于：具有自由液面的蒸发器具有自由液面的蒸发器，如，如 满液式蒸发器满液式蒸发器 低压循环贮液桶低压循环贮液桶 中间冷却器中间冷却器类型：类型：直通式、非直通式直通式、非直通式直通式浮球膨胀阀直通式浮球膨胀阀供液通过浮球
3、室和下部的供液通过浮球室和下部的液体平衡管流入蒸发器。液体平衡管流入蒸发器。特点：特点：构造简单；构造简单；浮球室液面波动大，浮球室液面波动大，浮球传递给阀芯的冲击力也浮球传递给阀芯的冲击力也大，易损坏。大，易损坏。非直通式浮球膨胀阀非直通式浮球膨胀阀阀门机构在浮球室外部，节流后的制冷剂不经过浮球室阀门机构在浮球室外部，节流后的制冷剂不经过浮球室直接流入蒸发器。直接流入蒸发器。特点：特点：浮球室液面稳定；结构和安装较复杂。浮球室液面稳定；结构和安装较复杂。三、热力膨胀阀工作原理工作原理：通过蒸发器出口处气态：通过蒸发器出口处气态制冷剂的过制冷剂的过热度热度控制阀的开度。控制阀的开度。用于：用于
4、：非满液式蒸发器非满液式蒸发器。型式：型式：内平衡式、外平衡式。（一）内平衡式热力膨胀阀（一）内平衡式热力膨胀阀p p1 1阀后制冷剂的压力，作用在膜片下部，使阀门向关闭阀后制冷剂的压力，作用在膜片下部，使阀门向关闭方向移动；方向移动；p p2 2弹簧作用力，也施加于膜片下方，使阀门向关闭方向弹簧作用力，也施加于膜片下方，使阀门向关闭方向移动，其作用力大小可通过调整螺丝予以调整；移动，其作用力大小可通过调整螺丝予以调整；p p3 3感温包内制冷剂的压力，作用在膜片上部，使阀门向感温包内制冷剂的压力，作用在膜片上部，使阀门向开启方向移动，其大小取决于感温包内制冷剂的性质和感开启方向移动，其大小取
5、决于感温包内制冷剂的性质和感温包感受的温度。温包感受的温度。（二）外平衡式热力膨胀阀（二）外平衡式热力膨胀阀使用外平衡式热力膨胀阀的蒸发器阻力损失值使用外平衡式热力膨胀阀的蒸发器阻力损失值(R22R22)蒸发温度（）10 0 -10 -20 -30-40-50阻力损失（kPa）42 33 26 19 14 10 7 带保险结构的双向热力膨胀阀1 1 膜盒膜盒1-11-1 感温管感温管1-21-2 连接毛细管连接毛细管1-31-3 顶盖顶盖1-41-4 膜片膜片1-51-5 底盖底盖1-61-6 限位块限位块1-71-7 感温剂感温剂 2 2 阀体阀体2-12-1 阀座孔阀座孔3 3 压力传递管
6、压力传递管4 4 阀针阀针5 5 阀芯阀芯6 6 平衡弹簧平衡弹簧7,87,8 液体连接管液体连接管（三）感温包的充注由制冷剂种类、蒸发温度，决定感温系统的充由制冷剂种类、蒸发温度，决定感温系统的充注物质和充注方式。注物质和充注方式。充注方式：(1)(1)充液式充液式 (2)(2)充气式充气式 (3)(3)交叉充液式交叉充液式 (4)(4)混合充注式混合充注式 (5)(5)吸附充注式吸附充注式1.充液式热力膨胀阀充液量应足够大，以保证在任何温度下，感温包充液量应足够大，以保证在任何温度下，感温包内都有液体存在。内都有液体存在。感温系统内的压力是所充感温系统内的压力是所充注液体的饱和压力。注液体
7、的饱和压力。优点：阀的工作阀的工作不受膨胀阀和平衡毛细管所处膨胀阀和平衡毛细管所处环境温度的影响；温度低于感温包感知的温度也能正；温度低于感温包感知的温度也能正常工作。常工作。不足：随蒸发温度的降低，过热度明显上升，导致随蒸发温度的降低，过热度明显上升，导致充液式热力膨胀阀充液式热力膨胀阀温度适应范围较小。1.充液式热力膨胀阀蒸发温度蒸发温度5 5时，时，蒸发器出口制冷剂的蒸发器出口制冷剂的过热度为过热度为55 (线段线段ab)ab)当当蒸发温度为蒸发温度为-15-15和和-40-40时，时，过热度分别为过热度分别为8 8 (线段线段cd)cd)和和1515 (线段线段ef)ef)2.充气式热
8、力膨胀阀充注物质：充注物质：与制冷系统相同的制冷剂；与制冷系统相同的制冷剂；充注量：充注量：取决于热力膨胀阀工作时的最高蒸发温度取决于热力膨胀阀工作时的最高蒸发温度(t(tA A)，在该温度下，所充注的液体应全部气化。，在该温度下，所充注的液体应全部气化。当感温包内温度低于当感温包内温度低于t tA A时，感温包内压力时，感温包内压力-温度的温度的关系为制冷剂的饱和特性曲线；关系为制冷剂的饱和特性曲线；当感温包内温度高于当感温包内温度高于t tA A时，感温包内的制冷剂为时，感温包内的制冷剂为气态，温度增加、压力变化却不大。气态，温度增加、压力变化却不大。2.充气式热力膨胀阀当系统的蒸发温度超
9、过当系统的蒸发温度超过最高限定温度时，最高限定温度时，蒸发器出口处过热蒸发器出口处过热度很大，但阀门并度很大，但阀门并不能开大。不能开大。可可控制对蒸发器的供控制对蒸发器的供液量，避免系统蒸液量，避免系统蒸发温度过高时，压发温度过高时，压缩机过载。缩机过载。3.其它充注式热力膨胀阀l交叉充液式：感温包内的感温物质不同于制冷感温包内的感温物质不同于制冷系统的制冷剂；系统的制冷剂；l混合充注式：感温包内除了充注与系统不同的感温包内除了充注与系统不同的制冷剂以外，还充注一定量的不凝性气体；制冷剂以外，还充注一定量的不凝性气体；l吸附充注式：感温包内装填吸附剂或充注吸附感温包内装填吸附剂或充注吸附性气
10、体。性气体。（四）热力膨胀阀的选配和安装选配时需考虑：(1)(1)制冷剂种类制冷剂种类 (2)(2)蒸发温度范围蒸发温度范围 (3)(3)阀后蒸发器的最大制冷量阀后蒸发器的最大制冷量 (4)(4)阀前后压差；阀前后压差；保证膨胀阀的容量膨胀阀的容量与蒸发器的负荷相匹配。（四）热力膨胀阀的选配和安装阀体安装：位置应靠近蒸发器；垂直放置，不阀体安装：位置应靠近蒸发器；垂直放置，不可倾斜、颠倒；可倾斜、颠倒；感温包的安装：感温包的安装：（1 1）方法：缠在吸气管上，紧贴管壁、包扎紧）方法：缠在吸气管上，紧贴管壁、包扎紧密。与管壁接触处应将氧化皮清除干净。密。与管壁接触处应将氧化皮清除干净。吸气管外径
11、小于吸气管外径小于22mm22mm时，包在管子上部；时，包在管子上部；吸气管外径大于吸气管外径大于22mm22mm时，安装在吸气管时，安装在吸气管水平轴线以水平轴线以 下下4545之间之间。为防止感温包受外界温度的影响，包扎好后需再缠包不为防止感温包受外界温度的影响，包扎好后需再缠包不吸水绝热材料。吸水绝热材料。感温包的安装方法：感温包的安装方法：（四）热力膨胀阀的选配和安装(2)感温包安装位置蒸发器出口、压缩机的吸气管段上，且尽可能蒸发器出口、压缩机的吸气管段上，且尽可能装在水平管段上。装在水平管段上。不得置于有积液、积油处！不得置于有积液、积油处！为防止因水平管积液、膨胀阀操作失误，蒸发为
12、防止因水平管积液、膨胀阀操作失误，蒸发器出口处吸气管需要抬高时，抬高处要设存油器出口处吸气管需要抬高时，抬高处要设存油弯；不然，要将感温包安装在立管上。弯；不然，要将感温包安装在立管上。感温包安装位置（续1）（四）热力膨胀阀的选配和安装(2)感温包安装位置（续2）采用外平衡式热力膨胀阀时：采用外平衡式热力膨胀阀时：外平衡管一般连接在蒸发器出口、感温包后的压外平衡管一般连接在蒸发器出口、感温包后的压缩机吸气管上，接口应位于吸气管顶部，以防被缩机吸气管上，接口应位于吸气管顶部，以防被润滑油堵塞。润滑油堵塞。为了抑制制冷系统运行时的波动，也可将外平衡为了抑制制冷系统运行时的波动，也可将外平衡管连接在
13、蒸发管压力降较大的部位。管连接在蒸发管压力降较大的部位。四、电子膨胀阀特点：特点：利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的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。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。供液量调节范围宽、调节反应快。按驱动方式不同，分为：按驱动方式不同，分为：（1 1）电磁式电磁式 （2 2）电动式电动式：又分直动型和减速型两种。：又分直动型和减速型两种。1.电磁式电子膨胀阀 进口 出口 1 2 3 4 7 6 5 1柱塞弹簧 2线圈 3柱塞 4阀座 5弹簧 6针阀 7阀杆 00.51100电压,V 开度，开
14、度电压关系图2.电动式电子膨胀阀 出口 进口 1 2 3 4 0050100150200250100脉冲数 流量，由步进电机驱动针阀，分直动型和减速型两种流量脉冲数关系图1转子 2线圈 3针阀 4阀杆直动型电动式电子膨胀阀 减速型电动式电子膨胀阀 出口 进口 1 2 3 4 5 010002000050100脉冲数 流量，kg/h 阀口径 1.6mm 压差，1.5 MPa mm 1.0 MPa mm 0.3 MPa mm 流量脉冲数关系图1转子 2线圈 3针阀 4阀杆 5减速齿轮组电子膨胀阀的控制信号（1）过热度调节：用于干式蒸发器l在蒸发器出口设置温度传感器或压力传感器，以采集蒸发器在蒸发器
15、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，出口制冷剂的过热度，反馈调节反馈调节控制阀的开度；控制阀的开度；l前馈加反馈复合调节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，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；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：用于满液式蒸发器五、毛细管五、毛细管l直径0.72.5mm、长度0.66m的细长紫铜管l广泛用于
16、小型全封闭直冷装置l工作原理：液体比气体更容易通过毛细管。具有一定再冷度的液态制冷剂进入毛细管后，沿管长方向压力和温度的变化：五、毛细管五、毛细管供液能力取决于：取决于：毛细管入口处制冷剂的状态（压力、温度）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）毛细管的几何尺寸（长度、内径）尺寸确定：要求的制冷剂流量要求的制冷剂流量毛细管入口处制冷剂的状态毛细管入口处制冷剂的状态毛细管毛细管的特点：的特点：l结构简单、价格低；l无运动部件；l系统不需要装设贮液器、制冷剂充注少；l压缩机停转后，冷凝器和蒸发器内的压力可较快达到平衡，减轻电机的启动负荷。l调节性能差，供液量不能随工况
17、变化而调节；l适用于蒸发温度变化不大、工况比较稳定的场合。六、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、少量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。节流短管的结构：1出口滤网；2节流孔；3密封圈；4塑料外壳；5进口滤网第2节 辅助设备设置辅助设备的目的：设置辅助设备的目的：改善直冷系统的工作条件；改善直冷系统的工作条件；提高运行的经济性和可靠性。提高运行的经济性和可靠性。类型：类型：制冷剂的贮存、分离、净化制冷剂的贮存、分离、净化润滑油的分离、收集润滑油的
18、分离、收集安全保护安全保护一、贮液器 贮液器的结构一、贮液器 贮液器与冷凝器的连接一、贮液器l小型制冷装置、采用干式蒸发器的氟制冷装置小型制冷装置、采用干式蒸发器的氟制冷装置：采用较小的贮液器；：采用较小的贮液器；l采用卧式壳管式冷凝器的制冷系统，不需单独采用卧式壳管式冷凝器的制冷系统，不需单独设置贮液器；设置贮液器；l采用风冷冷凝器的系统，一般应设贮液器；采用风冷冷凝器的系统，一般应设贮液器；l高压贮液器的存液量不超过自身容积的高压贮液器的存液量不超过自身容积的80%80%；l低压贮液器的存液量不超过自身容积的低压贮液器的存液量不超过自身容积的70%70%、不低于不低于30%30%。二、气液
19、分离器 来自蒸发器的含液气流 小孔 去压缩机 油孔 氟利昂用筒体型气液分离器 氨用立式气液分离器三、过滤器和干燥器1.过滤器 出氨 进氨 进氨 出氨（a）氨液过滤器（b）氨气过滤器 端盖 外筒 管接头 锡焊 滤网 氟利昂液体过滤器 图 2 DX 型干燥过滤器结构图 干燥过滤器1筒体；2过滤芯；3弹性膜片；4波形多孔板；5聚酯垫四、油分离器 惯性式油分离器 洗涤式油分离器仅用于氨制冷系统 离心式油分离器过滤式油分离器五、集油器六、不凝性气体分离器不凝性气体分离器的工作原理：七、安全装置安全阀、熔塞、紧急泄氨器安全阀：安全阀：用弹簧或用弹簧或其他方法使其保持其他方法使其保持关闭的压力驱动阀关闭的压
20、力驱动阀，当压力超过设定，当压力超过设定值时，就会自动泄值时，就会自动泄压。压。熔塞熔塞：采用在预定温度下会熔化的采用在预定温度下会熔化的构件来释放压力的一种安全装置，构件来释放压力的一种安全装置，通常用于直径小于通常用于直径小于152mm152mm，内部，内部净容积小于净容积小于0.085m30.085m3的容器中。的容器中。紧急泄氨器紧急泄氨器第第4 4节节 制冷剂管路的设计制冷剂管路的设计管材选择：管材选择：氟系统：铜管氟系统：铜管 系统容量较大时用无缝钢管；系统容量较大时用无缝钢管；氨系统：无缝钢管氨系统：无缝钢管 禁用铜及铜合金管和铜件。禁用铜及铜合金管和铜件。一、管路的布置原则一、
21、管路的布置原则(1)(1)配管应尽可能短且直，配管应尽可能短且直，以以减少管道减少管道、制冷剂充注量制冷剂充注量、系统压力降系统压力降；(2)(2)管道的布置应不妨碍对压缩机等设备的操作管理管道的布置应不妨碍对压缩机等设备的操作管理与检修，不妨碍交通、不妨碍门窗的开关；与检修，不妨碍交通、不妨碍门窗的开关；(3)(3)管道与墙面、顶棚，管道之间应保持适当间距；管道与墙面、顶棚，管道之间应保持适当间距；(4)(4)管道穿过墙、地板、顶棚处应有套管，套管直径管道穿过墙、地板、顶棚处应有套管，套管直径应保证能安装足够的保温层。应保证能安装足够的保温层。（一）压缩机的排气管 压缩机 单向阀 冷凝器 氟
22、利昂压缩机排气管 坡度不小于0.01 氨压缩机排气管有容量调节的制冷压缩机，应保证系统在低负荷运行时，能有容量调节的制冷压缩机，应保证系统在低负荷运行时，能将润滑油从排气立管中带走将润滑油从排气立管中带走采用双排气立管。采用双排气立管。来自压缩机 去冷凝器 A B 双排气立管管道连接立管立管A管径小管径小最低负荷运行时保证润滑油能被气流带走；最低负荷运行时保证润滑油能被气流带走；立管立管B B管径较大，满负荷运行时管径较大，满负荷运行时保证润滑油能被气流带走。保证润滑油能被气流带走。（二）压缩机的吸气管 氟利昂压缩机吸气管 双吸气立管管道连接有容量调节的氟系统采用有容量调节的氟系统采用氟利昂压
23、缩机并联时的管路连接（四）供液管冷凝器高于蒸发器时的管道布置冷凝器高于蒸发器时的管道布置供液管抬高至少供液管抬高至少2m后再联至蒸发器，但膨胀阀前如果后再联至蒸发器，但膨胀阀前如果安装有电磁阀则不必如此。安装有电磁阀则不必如此。均匀供液蒸发器上下布置时，供液管向上抬高，管内压力降低并伴蒸发器上下布置时，供液管向上抬高，管内压力降低并伴随部分液体气化，应防止闪发蒸气进入最高处的蒸发器。随部分液体气化，应防止闪发蒸气进入最高处的蒸发器。高差较大的蒸发器给液 一根立管为数个高差较大的蒸发器供液时，一根立管为数个高差较大的蒸发器供液时，可使闪发蒸气均匀分配。可使闪发蒸气均匀分配。氨供液管路上放油氨供液
24、管路上放油防止积油影响供液，在管路最低点、调节站的低处设放油阀。防止积油影响供液，在管路最低点、调节站的低处设放油阀。二、制冷剂管道管径的确定（一）原则（一）原则(1)(1)应综合考虑经济性、压力降、回油三个因素。应综合考虑经济性、压力降、回油三个因素。(2)(2)氟系统：吸、排气管路的压力损失不超过相应温度变化氟系统：吸、排气管路的压力损失不超过相应温度变化1 1 氨系统：氨系统：吸、排气管路的压力损失不超过相应温度变化吸、排气管路的压力损失不超过相应温度变化0.5 0.5(3)(3)从冷凝器至贮液器的液管，管内流速应小于从冷凝器至贮液器的液管，管内流速应小于0.5 m/s0.5 m/s；从
25、贮液器至膨胀阀的液管：防止液态制冷剂气化造成供液不足从贮液器至膨胀阀的液管：防止液态制冷剂气化造成供液不足 离开冷凝器时有离开冷凝器时有3535的过冷度；的过冷度；管内流速保持在管内流速保持在0.51.25m/s0.51.25m/s，压力降不大于，压力降不大于0.5bar0.5bar；膨胀阀高于贮液器达膨胀阀高于贮液器达4m4m时，须有时，须有5 5的过冷度。的过冷度。(4)(4)氟系统的吸气管径应保证润滑油顺利返回压缩机。氟系统的吸气管径应保证润滑油顺利返回压缩机。R22R22回气管、排气管的最低带油流速：回气管、排气管的最低带油流速：（二）确定方法l计算法计算法l使用图表确定。使用图表确定
26、。思考题思考题1.热力膨胀阀和电子膨胀阀是如何自动调节供入热力膨胀阀和电子膨胀阀是如何自动调节供入蒸发器的制冷剂流量以适应热负荷变化的？分蒸发器的制冷剂流量以适应热负荷变化的？分析热力膨胀阀和电子膨胀阀在变容量制冷系统析热力膨胀阀和电子膨胀阀在变容量制冷系统中的适用性。中的适用性。2.2.分析充液式和充气式外平衡热力膨胀阀的工作分析充液式和充气式外平衡热力膨胀阀的工作过程。如果两者感温包均忘记安装于蒸发器出过程。如果两者感温包均忘记安装于蒸发器出口（口（55）而是放置在温度为）而是放置在温度为3030的空气中，各的空气中，各会出现何种现象？会出现何种现象？3.3.一只完好的热力膨胀阀（未装入制
27、冷系统），一只完好的热力膨胀阀（未装入制冷系统），其阀口是开启还是闭合的？为什么？如果感温其阀口是开启还是闭合的？为什么？如果感温包破裂，其阀口是开启还是闭合的？为什么？包破裂，其阀口是开启还是闭合的？为什么？4.4.膨胀阀前出现制冷剂气化对膨胀阀的性能有何膨胀阀前出现制冷剂气化对膨胀阀的性能有何影响？影响？思考题思考题5.5.如果冷水机组的热力膨胀阀选型过大或过小，如果冷水机组的热力膨胀阀选型过大或过小，对系统性能有何影响？对系统性能有何影响？6.6.毛细管和节流短管的相似之处和各自的优缺点毛细管和节流短管的相似之处和各自的优缺点是什么？是什么？7.7.离心式油分离器借助离心力分离润滑油，速
28、度离心式油分离器借助离心力分离润滑油，速度越大，离心力越大，可是为什么要限制流体通越大，离心力越大，可是为什么要限制流体通过筒体的速度不超过过筒体的速度不超过0.8m/s?0.8m/s?8.8.在空气源热泵机组中，压缩机吸气管道需兼顾在空气源热泵机组中，压缩机吸气管道需兼顾制冷工况和制热工况的正常工作和制冷制冷工况和制热工况的正常工作和制冷/制热效制热效率，设计时需如何综合考虑？率，设计时需如何综合考虑？练习题练习题1.1.充液式热力膨胀阀的过热度随蒸发温度变化而改变。充液式热力膨胀阀的过热度随蒸发温度变化而改变。在在R22R22制冷系统中，分别采用感温包充注制冷系统中，分别采用感温包充注R2
29、2R22、R134aR134a、R600aR600a的充液式热力膨胀阀，试绘制三种情的充液式热力膨胀阀，试绘制三种情况下蒸发器的过热度随蒸发温度的变化曲线（弹簧预况下蒸发器的过热度随蒸发温度的变化曲线（弹簧预紧力均取紧力均取0.097MPa0.097MPa）。）。2.R222.R22制冷系统的蒸发温度为制冷系统的蒸发温度为55，冷凝温度为，冷凝温度为4040，节流前液态制冷剂的再冷度为节流前液态制冷剂的再冷度为55，当制冷剂设计流量，当制冷剂设计流量为为40 kg/h40 kg/h时，请计算选择毛细管的内径及长度。时，请计算选择毛细管的内径及长度。3.3.已知已知R22R22制冷系统的冷凝温度为制冷系统的冷凝温度为4040，压缩机排气温，压缩机排气温度度9090，制冷剂流量为，制冷剂流量为1 kg/s1 kg/s，5m5m长的排气直管段长的排气直管段总压力损失为总压力损失为980 Pa980 Pa，试确定排气管（铜）内径？，试确定排气管（铜）内径？
