4.3.2 节流装置的种类在线视频

下面 让我们来看看节流装置 有哪些类型

节流装置 是一个突缩孔口

这个孔口面积 可以是固定的

也可以是变化的

因此 我们可以根据孔口面积是否变化

以及如何改变孔口面积

两个方面 对节流装置进行分类

由此 可将节流装置分为两类

第一大类是 孔口面积固定型节流装置

例如 毛细管 节流短管 节流孔板和手动节流阀

第二大类 孔口面积可调型节流装置

这里又可 细分为两个小类

第一类是 利用制冷系统内部的动力作为驱动源

来调节 节流装置孔口面积大小的这种自力式节流装置

主要有 热力膨胀阀和浮球膨胀阀

另一类是 依靠外部电信号指令执行器

调节动作的电控型节流装置

主要是指 电子膨胀阀

这两类孔口面积可调型节流装置

还可以根据其结构或调控方式不同

再进行细分 我们在后面的课程中就可以看到

首先 我们来看看孔口面积固定型节流装置

最为简单的是 毛细管

随着封闭式制冷压缩机和氟利昂制冷剂的出现

开始采用 直径为0.5～2.5mm 长度为0.6～6m的

细长紫铜管 来代替膨胀阀

这种细长的管道 就称为“毛细管”

毛细管 已广泛用于工况比较稳定

或小型全封闭制冷装置中

如家用冰箱 除湿机和房间空调器

当然 在较大的制冷机组中

也可以采用 多根毛细管并联

或将毛细管与热力膨胀阀

电子膨胀阀等流量调节特性较好的

节流装置并联使用

以降低节流装置的成本

毛细管的结构参数为 长度和内径

靠毛细管内较大的沿程阻力实现降压

由于其内径不变

所以 我们也把它称为

孔口面积固定型节流装置

从前面我们介绍过的节流装置流量计算公式

可以看出 毛细管的流量调节性能比较差

主要取决于 毛细管入口的再冷度及其进出口压差

这幅图给出了 制冷剂沿毛细管长度（L）方向的

温度和压力的变化曲线

当具有一定再冷度的制冷剂

例如 压力为p1 温度为t1的制冷剂

进入毛细管以后 在毛细管前段

因与外界绝热 故其温度不变

但由于沿程有阻力 故制冷剂的压力逐渐降低

当制冷剂压力 降至再冷温度对应的饱和压力时

毛细管内就开始出现气泡 并不断增多

直到毛细管的末端 制冷剂也从单相的液体流动

转变为气液两相流动 沿程各点的温度

等于沿程各点压力对应的饱和温度

随着节流过程的进行 该段饱和气体的百分比

即制冷剂的干度（x）逐步增加

因此 毛细管内的压力降 呈非线性变化

越接近毛细管的末端 其单位长度的压力降越大

最终 其出口的压力降低至p2

毛细管的供液量 主要取决于几何尺寸

以及 入口制冷剂的状态

如 压力p1和温度t1

在通常的工况条件下

蒸发压力p0 对供液量的影响很小

这是因为

两相制冷剂 在等截面毛细管内流动时

会出现临界流动现象

当毛细管出口的背压 即蒸发压力p0

高于临界压力pc时

其出口截面的压力p2

就等于蒸发压力p0 流过毛细管的制冷剂流量

随出口压力的降低而增加

当毛细管出口的背压p0 等于临界压力pc时

流过毛细管的流量 就达到最大值

当背压p0 低于临界压力pc时

毛细管的出口压力p2 等于临界压力pc

通过毛细管的流量保持不变

制冷剂压力将在毛细管外进一步降低

一直降低至蒸发压力p0

上面 我们介绍了制冷剂在毛细管内部

沿程的温度和压力变化规律

特别是 在毛细管的前段 温度不变

压力逐渐降低

直到降到 该再冷温度对应的饱和压力状态

然后 温度和压力再同时降低

但是 实际上 制冷剂在相变转换点附近

还存在这样的现象

当压力进一步降低时 但温度仍然不变化

在较短时间内 （管段中）出现了

温度高于对应饱和压力的情况

即 出现了过热液体状态

然后 再迅速转变为气液两相状态

这个现象叫 “延时闪发 ”

延时闪发 是一种亚稳态现象

与过冷水的亚稳态现象类似

水 本来在0℃时就应该结冰

但其 往往在0℃以下 例如-5℃时

才开始结冰

而在-5℃以上 仍为液态的这种过冷水

如果没有足够的扰动能量 水不会结成冰

这种延时闪发的亚稳态状况

会影响到毛细管长度的精确设计

但 亚稳态段的长度是厘米级的

仅为毛细管长度的1%数量级

所以 对实际产品的影响不大

为了提高毛细管的设计精度

或准确描述 制冷系统的动态特性

我们在制冷系统仿真

建立毛细管分布参数模型的时候

就应考虑 这一延时闪发现象

以便更为准确地描述

毛细管节流和制冷系统的动态特性

由于 毛细管的结构简单 成本低

无运动部件 寿命长

因此 常用于小型制冷设备

以及大型制冷设备中的特殊功能回路中

但是 毛细管也存在有很多的不足

例如 毛细管组件焊接在制冷系统中

对振动较大的场合容易开焊

导致制冷剂泄漏

二 毛细管对制冷剂流量的调节性能很差

故 在实际使用过程中

很容易出现压缩机回液

或者是 蒸发器过热度过大的现象

导致制冷效率偏低

第三 压缩机停机后 冷凝器和蒸发器的压力

将较快地自动达到平衡

平衡后 虽然可以降低压缩机电机的启动负荷

但又导致了 制冷系统存在较大的启停损失

降低了系统能效比

正因为 毛细管具有这些缺点

所以 逐渐被调节性能更好的节流装置所取代

让我们再来看看 节流短管和节流孔板

这两类节流装置

也是典型的孔口面积固定型节流装置

它们的结构 如图所示

就是一段 管径很细的管道

或者是 管道隔板上带有一个或多个小孔的管件

因此 它们都是一类异形毛细管

其节流特性 与毛细管类似

由于 它们的防震性能优于毛细管

所以 在防震要求较高 且工况比较稳定的场合使用

由于两个串联的节流孔板组合使用的时候

具有良好的自调节性能

因此 节流孔板也在满液式蒸发器冷水机组中

得到了应用

还有一种 孔口面积固定型节流装置

就是 手动节流阀

当其阀门开度固定以后

它就是一个节流孔板

由于 它没有流量大小的反馈功能

故 只能通过人工的方法

根据蒸发器出口或压缩机进口的制冷剂过热度等信息

来改变阀门的开度

改变节流孔口的面积

以实现降压和流量调节

这种节流装置 仅用于负载变化很小

或者是 制冷剂流量比较稳定的场合

由于 它采用人工调节 并具有关闭的功能

所以 在一些稳态实验装置中也常常得到应用

第二大类节流装置 是目前应用广泛的

孔口面积可调型的节流装置

其中 在满液式蒸发器和水箱式蒸发器中

常常采用浮球式膨胀阀 作为其节流装置

浮球式膨胀阀 与我们非常熟悉的

抽水马桶里面的浮球阀相似

不仅可以使液体节流降压

同时 具有调节制冷剂的液位

进而调节制冷剂流量的功能

其工作原理是

它以一个钢制浮球为启闭阀门的动力机构的

浮球 在浮球室内随液面的高低而升降

进而带动膨胀阀的阀芯上下移动

以改变节流孔口的面积

从而调节进入蒸发器里面的供液量

浮球式膨胀阀又有两种类型

第一种类型是 浮球设置在高压侧

这是一种 通过控制高压侧容器内的液位高度

来控制进入蒸发器的供液量的浮球式膨胀阀

从上面这一幅图 可以看出

当浮球室内高压液体的液位降低时

浮球下降 带动阀芯

使节流孔口面积增大 以增大供液量

当浮球室内的液位上升时

节流孔口面积减小 以减少供液量

当液位适宜时 膨胀阀孔口面积维持不变

第二种是 浮球设置在低压侧的浮球式膨胀阀

下图 给出了这种浮球式膨胀阀的结构原理

可以看出 液位过高 则自动关小膨胀阀

液位过低 则开大膨胀阀

从上面的分析 可以看出

浮球式膨胀阀 是利用系统中

某个部位的液位高低

来自动调节膨胀阀开度大小的

而不需要外部的动力和指令

实现其负反馈控制

因此 它是一种自力式节流装置

至于 到底是采用浮球在高压侧

还是在低压侧的浮球膨胀阀

则需要 根据实际需求来确定并进行选型

第二种自力式节流装置

是我们常用的热力膨胀阀

这是一类非常重要的节流装置

我们在后面 将详细论述

还有一类孔口面积可调的节流装置

是电子膨胀阀

它是一种伴随制冷系统变容量技术

发展起来的电控型节流装置

目前 已在房间空调器 多联机等产品中广泛应用

也是一类非常重要的节流装置

后面 我们也将对其进行详细介绍

至此 我们已经介绍了节流装置的主要类型

并对毛细管 节流短管 节流孔板 手动膨胀阀

以及浮球式膨胀阀的工作原理 进行了简要介绍

下面 我们将重点讲解热力膨胀阀和电子膨胀阀