空調(diào)系統(tǒng)有四大件：壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流元件。上周我們分享了壓縮機、兩器的結(jié)構(gòu)、分類和應(yīng)用，今天來分享下節(jié)流元件的相關(guān)知識。
節(jié)流元件是制冷系統(tǒng)不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出來的高壓液體節(jié)流降壓，使液態(tài)制冷劑在低壓（低溫）下汽化吸熱。所以，它是維持冷凝器中為高壓、蒸發(fā)器為低壓的重要部件。
節(jié)流元件兩大類：節(jié)流閥和毛細管
節(jié)流元件按形式，可分為毛細管和節(jié)流閥。
但也有按功能來分，業(yè)內(nèi)常把來自冷凝器的高壓制冷劑液體降壓成低壓低溫制冷劑,并進入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，這主要有毛細管、節(jié)流短管、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、浮球閥等。有的同時具有自動調(diào)節(jié)流量功能,如熱力膨脹閥、電子膨脹閥。
1、毛細管
毛細管由于價格低及性能穩(wěn)定， 在定頻空調(diào)器和變頻空調(diào)器中大量使用，也基本用在較小的制冷設(shè)備中，如電冰箱中裝在冷凝器和蒸發(fā)器之間的毛細管即是節(jié)流機構(gòu)的一種。
安裝位置和實物外形見圖：
毛細管的作用是將低溫高壓的液體變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w。從冷凝器排出的低溫高壓液體進入毛細管后，由于管徑突然變小并且較長，因此從毛細管排出的液體的壓力已經(jīng)很低，由于壓力與溫度成正比，此時制冷劑的溫度也較低。
2、節(jié)流閥
節(jié)流閥用在較大的制冷設(shè)備中。在大、中型裝置中應(yīng)用的節(jié)流機構(gòu)為節(jié)流閥。
相對于毛細管， 節(jié)流閥具有精確調(diào)節(jié)、 制冷劑流量控制范圍大等優(yōu)點， 但由于價格高， 且需要配備室外機主板 ， 因此應(yīng)用在部分高檔定頻空調(diào)器或變頻空調(diào)器中。
不過如上闡述也不是絕對。
小型風冷型熱泵冷水機組用一個熱力膨脹閥，由4個單向閥控制制冷，制熱走向，也有用毛細管做制熱時輔助節(jié)流用，中大型機組由于制冷，制熱不同工況制冷劑循環(huán)量變化大，需兩個或多個熱力膨脹閥以適應(yīng)工況要求，在液態(tài)管路阻力大的場合，如分液頭阻力大，要注意適當極大相應(yīng)膨脹閥的容量，以免出現(xiàn)供液不足的情況。
使用雙向膨脹閥的機組，可使管路簡化，降低流動阻力。但系統(tǒng)中設(shè)置儲液器時，管路走向比較困難。如制熱時，高壓液體出儲液器進入膨脹閥，而制冷時，節(jié)流后的氣液混合物進入儲液器，在進蒸發(fā)器時難以保證以液體為主。要解決這個問題又要在管路上增加單向閥等元件，故對于不使用儲液器的系統(tǒng)使用雙向膨脹閥較為有利。
下面我們主要來看節(jié)流閥。
節(jié)流閥的具體分類、應(yīng)用
常用的節(jié)流閥有三種：手動膨脹閥、浮球調(diào)節(jié)閥和熱力膨脹閥，后兩種為自動調(diào)節(jié)的節(jié)流閥。
膨脹閥按膨脹的類型主要有兩種：分別為電子膨脹閥和熱力膨脹閥。
電子膨脹閥安裝位置和實物外形見下圖：
1、膨脹閥的作用
（1）節(jié)流降壓
節(jié)流降壓主要表現(xiàn)為將冷凝器冷凝之后的常溫高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，然后調(diào)節(jié)流過蒸發(fā)器的制冷劑流量并控制蒸發(fā)器出口的過熱度。這個過熱度的大小等于系統(tǒng)的回氣溫度減去蒸發(fā)溫度；
（2）調(diào)節(jié)流量
具體原理是根據(jù)感溫包得到的溫度訊號，膨脹閥就自動調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量，從而更好的適應(yīng)制冷負荷不斷變化的需要；
（3）保持系統(tǒng)的過熱度有效的防止?jié)駢嚎s機和異常過熱
膨脹閥通過對制冷系統(tǒng)流量的調(diào)節(jié)來保持蒸發(fā)器的過熱度，從而保障蒸發(fā)器的總?cè)莘e得到有效的利用，有效的避免液態(tài)制冷劑進入到壓縮機內(nèi)造成液擊。與此同時還能很好地控制過熱度的范圍，從而防止異常過熱的情況
2、熱力膨脹閥
目前氟利昂冷藏庫中采用的節(jié)流裝置是熱力膨脹閥，熱力膨脹閥的工作原理是通過感受蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣過熱度的大小，來調(diào)節(jié)制冷劑的流量，以維持恒定的過熱度，在控制原理上屬于比例調(diào)節(jié)器。雖然熱力膨脹閥可以自動調(diào)節(jié)制冷劑的流量，但是它的缺點也是很顯著的：
（1）對過熱度響應(yīng)的延遲時間長，特別是容積延遲。
蒸發(fā)器出口處的過熱蒸氣先把熱量傳給感溫包外殼，感溫包外殼本身就具有較大的熱惰性，造成了一定的容積延遲，感溫包外殼把熱量傳給感溫介質(zhì)，這又產(chǎn)生了進一步的延遲。延遲的結(jié)果會導(dǎo)致熱力膨脹閥交替地開大或關(guān)小，即產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。
當膨脹閥開得過大時，蒸發(fā)器出口過熱度偏低，吸氣壓力上升；當閥開得過小時，蒸發(fā)器供液不足，吸氣壓力降低。這對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性和安全性都會產(chǎn)生不利影響。實驗表明，熱力膨脹閥調(diào)節(jié)效果對小型裝置要十幾分鐘，大型裝置要 30 min～40 min才穩(wěn)定。
（2）調(diào)節(jié)范圍有限。
因為與閥針連接的膜片的變形量有限，使得閥針的運動位移較小，故流量調(diào)節(jié)范圍小。這對于負荷變化較大的冷藏庫或者采用變頻壓縮機的系統(tǒng)，熱力膨脹閥便無法滿足要求。
（3）調(diào)節(jié)精度低。
熱力膨脹閥的執(zhí)行機構(gòu)膜片由于加工精度和安裝等因素，會產(chǎn)生的變形及影響變形靈敏度，故難以達到較高的調(diào)節(jié)精度。
為了克服上述缺點，制冷系統(tǒng)中熱力膨脹閥的替代問題越來越引起了人們的關(guān)注。
3、電子膨脹閥
電子膨脹閥是按照預(yù)設(shè)程序調(diào)節(jié)蒸發(fā)器供液量，因?qū)儆陔娮邮秸{(diào)節(jié)模式，故稱為電子膨脹閥。它適應(yīng)了制冷機電一體化的發(fā)展要求，具有熱力膨脹閥無法比擬的優(yōu)良特性，為制冷系統(tǒng)的智能化控制提供了條件，是一種很有發(fā)展前途的自控節(jié)能元件。電子膨脹閥與熱膨脹閥的基本用途相同，結(jié)構(gòu)上多種多樣，但在性能上，兩者卻存在較大的差異。
從控制實現(xiàn)的角度來看，電子膨脹閥由控制器、執(zhí)行器和傳感器3部分構(gòu)成，通常所說的電子膨脹閥大多僅指執(zhí)行器，即可控驅(qū)動裝置和閥體，實際上僅有這一部分是無法完成控制功能的。電子膨脹閥控制器的核心硬件為單片機，如控制器同時要完成壓縮機及風機的變頻等控制功能，一般采用多機級連的形式。電子膨脹閥的傳感器通常采用熱電偶或熱電阻。
電子膨脹閥作為一種新型的控制元件，早已經(jīng)突破了節(jié)流機構(gòu)的概念，它是制冷系統(tǒng)智能化的重要環(huán)節(jié)，也是制冷系統(tǒng)優(yōu)化得以真正實現(xiàn)的重要手段和保證，也是制冷系統(tǒng)機電一體的象征，已經(jīng)被應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域中。由于電子膨脹閥的采用，突破了以前在空調(diào)機組設(shè)計過程中存在的某種系統(tǒng)屈從熱力膨脹閥的觀念，進入膨脹閥為系統(tǒng)優(yōu)化服務(wù)的新境界，對于制冷行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。
與熱力膨脹閥相比電子膨脹閥在以下方面有顯著的優(yōu)勢：
（1）電子膨脹閥的驅(qū)動方式是控制器通過對傳感器采集得到的參數(shù)進行計算。
它向驅(qū)動板發(fā)出調(diào)節(jié)指令，由驅(qū)動板向電子膨脹閥輸出電信號，驅(qū)動電子膨脹閥的動作。電子膨脹閥從全閉到全開狀態(tài)其用時僅需幾秒鐘，反應(yīng)和動作速度快，不存在靜態(tài)過熱度現(xiàn)象，且開閉特性和速度均可人為設(shè)定，尤其適合于工況波動劇烈的熱泵機組的使用。
（2）電子膨脹閥的適用溫度低。
對于熱力膨脹閥，當環(huán)境溫度較低時，其感溫包內(nèi)部的感溫介質(zhì)的壓力變化大大減小，嚴重影響了調(diào)節(jié)性能。而對于電子膨脹閥，其感溫部件為熱電偶或熱電阻，它們在低溫下同樣能準確反應(yīng)出過熱度的變化。因此，在冷藏庫的凍結(jié)間等低溫環(huán)境中，電子膨脹閥也能提供較好的流量調(diào)節(jié)。
（3）電子膨脹閥的過熱度設(shè)定值可調(diào)。
只需改變一下控制程序中的源代碼，就可改變過熱度的設(shè)定值。完全不像熱力膨脹閥那樣要進入冷庫當中，現(xiàn)場調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力來改變過熱度的設(shè)定值，對電子膨脹閥的調(diào)節(jié)作用可以徹底實現(xiàn)遠距離控制，并且電子膨脹閥可根據(jù)不同需要靈活調(diào)整過熱度以減小蒸發(fā)器表面和冷藏庫內(nèi)環(huán)境之間的溫差，從而減少蒸發(fā)器表面的結(jié)霜，這樣一來，既提高了冷凍能力，同時也可以降低食品的干耗。
（4）電子膨脹閥可起到節(jié)能的作用。
對于冷藏庫制冷系統(tǒng)停機期間如使高低壓側(cè)連通，則會產(chǎn)生所謂工質(zhì)遷移現(xiàn)象，即冷凝器中的常溫高壓液體將逐漸流入蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器的溫度壓力都升高。再次開機時，要重新建立壓差也需要消耗壓縮機額外一部分能量。反之，若在停機期間切斷高低壓側(cè)，這雖然維持了蒸發(fā)器的低溫低壓，但再次啟動時，壓縮機屬于帶載啟動，電流沖擊大，也會增加能量的損失。但若是采用電子膨脹閥就會解決上述問題。
具體做法是：停機時令膨脹閥全關(guān)，防止冷凝器的高溫液體流入蒸發(fā)器，造成再次啟動時的能量損失。開機前，將膨脹閥全開，使系統(tǒng)高低壓側(cè)平衡，然后開機。這樣既實現(xiàn)了輕載啟動，又減少了停機中的熱棍失。另外，采用電子膨脹閥可以縮短凍結(jié)時間，電子膨脹閥在凍結(jié)全過程中能做到負荷與冷量平衡，凍結(jié)效率可以得到提高，凍結(jié)時間比熱力膨脹閥也可縮短10%，同時也就減少了壓縮機的能耗。采用電子膨脹閥控制壓縮機排氣溫度可以防止因排氣溫度的升高對系統(tǒng)性能產(chǎn)生的不利影響，同時又可省去專設(shè)的安全保護器，節(jié)約成本，節(jié)省電耗約6%。
（5）電子膨脹閥適應(yīng)機電一體化的發(fā)展要求。
隨著微機控制技術(shù)的崛起，機電一體化已成為制冷系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。電子膨脹閥照比熱力膨脹閥已由原來的機械式控制向電腦式控制發(fā)展，充分體現(xiàn)了機電一體化的發(fā)展趨勢。目前在家用空調(diào)領(lǐng)域，電子膨脹閥和變頻壓縮機組成的系統(tǒng)已取得了很好的效果，其原理就是將電子膨脹閥大范圍的流量調(diào)節(jié)特性與變頻壓縮機的變頻特性結(jié)合起來。
來源：制冷空調(diào)換熱器技術(shù)聯(lián)盟
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