在蒸汽压缩式制冷系统中 , 热力膨胀阀 (TXV) 是一个关键的控制部件。它通过调节制冷剂流量 , 使蒸发器出口处维持一定的过热度 , 从而保证压缩机的安全运行和系统的高效制冷。本文将重点探讨热力膨胀阀的工作原理、调节步骤以及判断依据
在蒸汽压缩式制冷系统中 , 热力膨胀阀 (TXV) 是一个关键的控制部件。它通过调节制冷剂流量 , 使蒸发器出口处维持一定的过热度 , 从而保证压缩机的安全运行和系统的高效制冷。本文将重点探讨热力膨胀阀的工作原理、调节步骤以及判断依据 , 以期为制冷系统的调试优化提供参考。
过冷度(Subcooling)是指制冷剂液体的实际温度低于其饱和温度的温差[4]。在冷凝器出口处,过冷度反映了制冷剂完全液化的程度。适当的过冷度有以下作用[5]:
热力膨胀阀主要由阀体、热力元件、均压管、感温包等组成[7]。
热力元件是一个充有热敏工质的封闭系统,由感温包、毛细管和膜片组成。感温包置于蒸发器出口处,用于感知过热度的变化。膜片则将热力元件的压力传递给阀芯,调节其开度。
均压管连通膜片腔与蒸发器入口,使膜片上下两侧压差等于过热度对应的饱和压力差,消除了蒸发压力变化对阀芯开度的影响。
感温包紧贴蒸发器出口管壁或插入制冷剂气流中,及时准确地感知过热度的变化。较大的感温包热容量有利于系统稳定,较小的感温包热容量则利于快速响应[8]。
热力膨胀阀的阀芯开度受三个作用力平衡[9]:
热力元件内的饱和压力随感温包温度的升高而增大,对应过热度的变化。这个压力乘以膜片面积,得到向上的开启力。
在对热力膨胀阀进行开度调整前,需确保以下条件满足[10]:
热力膨胀阀的调节通常采用试凉(Trial and Error)的方法,即在运行中逐步调整,观察系统响应,直至达到最佳状态。调节步骤如下[11]:
确保感温包牢固地夹在蒸发器出口管壁上,并用保温材料包裹,隔绝环境干扰。感温包应远离电热带、电磁阀等热源,避免温度误判。
用压力-温度对照表,查出蒸发压力对应的饱和温度。再用温度计测量蒸发器出口处制冷剂的实际温度。两者之差即为过热度。注意温度计的探头应插入制冷剂气流中心,避免测到管壁温度。
若实测过热度高于最佳值(如10K),则逆时针旋转膨胀阀调节螺栓,压缩弹簧,减小预紧力,使阀芯在相同过热度下开度变大,供液量增加。每调节1/4圈,等待3~5分钟让系统稳定,再测过热度并判断。若过热度仍偏高,则继续打开;若过热度降至最佳值以下,则适当关小螺栓,直到过热度稳定在最佳值附近。
若实测过热度低于最佳值,则采取相反的操作,即顺时针拧紧调节螺栓,逐步关小阀门,减少供液量,直至过热度回升到最佳值。调节过程中应小幅缓慢,避免过冲。
膨胀阀调节到位后,应综合考察以下系统性能指标:
(1)蒸发温度:应比所 需温度低510K,且波动小于±2K[12]。
(2)吸气压力:应略低于蒸发压力,且脉动小于±0.05MPa[13]。
(3)吸气温度:应高于蒸发温 度510 K,接近过热度设定值。
(4)制冷量:应满足负荷需求,且波动小于额定值的±5%[14]。
(5)压缩机电流:应在额定工况下,且波动小于±10%[15]。
若以上指标偏离正常值,则需再次调节膨胀阀或检查其他环节,直至整个系统达到最佳平衡状态。
1.供液不足:蒸发压力偏低,压缩机吸气压力降低。
2.供液过量:蒸发压力升高,压缩机吸气压力也随之升高。
1.供液不足:蒸发温度回升,蒸发器制冷能力下降。
2.供液过量:蒸发温度降低,蒸发器局部结霜。
1.供液不足:吸气温度明显高于蒸发温度,过热度过大。
2.供液过量:吸气温度接近或低于蒸发温度,有回液风险。
1.供液不足:阀前压力升高,阀后压力降低,压差增大。
2.供液过量:阀前压力降低,阀后压力升高,压差减小。
1.供液不足:视液镜油面下降,有气泡夹带。
2.供液过量:视液镜油面上升,呈满液柱状。
1.供液不足:蒸发器霜层不均匀,排气侧结霜少。
2.供液过量:蒸发器霜层过厚,排液侧结霜多。
