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制冷系统热力膨胀阀怎么选型?

发布时间:2021-08-06 11:58人气:26

本文介绍一下,制冷系统中常见的问题,就是目前使用***多的热力膨胀阀的选型问题。

1、膨胀阀的作用与分类

膨胀阀是制冷系统中的一个重要部件,一般安装于储液筒和蒸发器之间。膨胀阀使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽,然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果,膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量,防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

热力膨胀阀是压缩式制冷装置的主要进蒸发器的制冷剂流量控制元件;同时完成由冷凝压力至蒸发压力的节流降压降温过程。

主要作用为:1)节流降压;2)控制流量;3)控制过热度。

制冷系统上常用膨胀阀有:热力膨胀阀和电子膨胀阀。热力膨胀阀分为:内平衡热力膨胀阀和外平衡热力膨胀阀,如图所示:


(内平衡热力膨胀阀  上图)


(外平衡热力膨胀阀  上图)


2、膨胀阀选型条件

选择膨胀阀的4个必要条件:制冷剂;蒸发温度;冷凝温度;蒸发负荷。


2.1
制冷剂:

R22:X (例如TEX2,TEX5, TGEX)(丹佛斯Danfoss)

R404a /R507:S (例如TES2,TES5,TGES)(丹佛斯Danfoss)

 R134a:N R407C: Z(丹佛斯Danfoss)


2.2
蒸发温度:

普通冷库:-40℃〜+10℃N系列;

速冻冷库:-60℃〜-25℃,B系列;

冷库:蒸发温度低于库温10℃,速冻库8℃;

管壳干式蒸发器:蒸发温度低于出水温度8℃。


2.3
冷凝温度:

蒸发冷凝器:36 ℃;

水冷冷凝器:40 ℃;

风冷冷凝器:45 ℃。

经济器:过冷度可以不考虑。

2.4
蒸发负荷:


膨胀阀到感温包之间的蒸发负荷

情况1:1只膨胀阀带1台冷风机或2〜4排管。 

情况2:1只膨胀阀带2台或多台冷风机 1台大型冷风机用2只或多只膨胀阀。


3、膨胀阀的选型

膨胀阀的调节很重要,为了使系统处正常的工作状态,膨胀阀应尽量保持出厂状态,不要随便调动,这是一项操作和调整的前提和原则。

膨胀阀的压力调节杆在出厂时一般都基本调整在中间位置上,即顺反转动的圈数基本一样,正是为了调节时顺反都有足够的余地。

选择热力膨胀阀主要考虑下列因素:


1)按系统采用的制冷剂,查阅相关工质的热力膨胀阀样本。


2)要考虑系统的蒸发温度。蒸发温度对膨胀阀容量影响明显,当蒸发温度降低,相同阀的容量变小。

3)阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度,影响阀的流量系数,因此阀前液体制冷剂过冷度影响阀的容量,阀的容量随阀前制冷剂过冷度增大而增大。故膨胀阀前应避免制冷剂有气体闪发,以免影响阀的容量的正常发挥。

4)冷凝器至阀前的液管肯定有压力降,应增加制冷剂过冷度,防止阀前气化。在查膨胀阀容量表,允许有20%的容量裕度。

机标对R22热力膨胀阀的名义工况:冷凝温度40℃;进入膨胀阀液体温度38℃;蒸发温度5℃;通过阀压力降0.69MPa;膨胀阀静止过热度3.5℃;膨胀阀过热度变化4℃。如果产品样本设计参数与名义工况不同,则必须进行修正,可以查相关资料。



示例1:R22制冷剂,0℃库,风冷冷凝器,冷风机DD-28.0/140。

冷风机:蒸发负荷=设计工况下的换热量。

1、制冷剂:R22;℃

2、蒸发温度:-10℃;

3、冷凝温度:45 ℃;

4、蒸发负荷: 30.8KW 膨胀阀TEX5-4,TGEX-11 (12.5)。

膨胀阀节流量大于蒸发负荷。


示例2:R22 ,-18℃库,水冷冷凝器,冷风机DD-28.0/140。

冷风机:蒸发负荷=设计工况下的换热量。

1、制冷剂:R22;

2、蒸发温度:-28℃;

3、冷凝温度:40℃;

4、蒸发负荷:28KW 膨胀阀TEX5-5,TGEX-20。

膨胀阀节流量大于蒸发负荷。


示例3:R22, -18°C库,蒸发冷,120m*3组铝排管。

铝排管:蒸发负荷=设计工况下的换热量

1、制冷剂:R22;

2、蒸发温度:-28℃;

3、冷凝温度:36 ℃;

4、蒸发负荷:13.3KW (37W/m*120m*3) 膨胀阀TEX5-2,TGEX-8。

膨胀阀节流量大于蒸发负荷。


蒸发负荷=蒸发器设计工况下的换热量。按蒸发负荷选膨胀阀,用机组制冷量校核。不能直接用机组制冷量选膨胀阀。


膨胀阀选小了,达不到设计的制冷效果,膨胀阀选的太大了,会造成回液或压缩机过载。


4、膨胀阀的安装

热力膨胀阀安装在蒸发器前,通常按垂直位置安装。考虑到安装维修方便,冷量损耗小,并应尽可能靠近蒸发器的进口处。

热力膨胀阀的安装,阀体应直立式安装在供液管的水平管段上,感温包也应捆绑在水平回气管段上,与回气管的角度呈4点或8点钟的位置(见下图)。膨胀阀必须与感温包同在一个温区里,要么同在库内,要么同在库外。

当回气管直径小于25mm时,感温包可扎在回气管的顶部;当直径大于25mm时,可扎在回气管的下侧45°处,以防管子底部积油等因素,影响感温包的正确感温。

热力膨胀阀的感温包安装时,要求与吸气管紧密接触。接触面要求干净、热阻小、不受外界温度等因素的干扰。感温包和回气管道一般用金属扎箍并用螺栓紧固,同时应在感温包和管道外再包扎隔热、防潮的保温层以减少外界扰动,使热力膨胀阀工作稳定、调节灵敏。

热力膨胀阀的工作状况与感温包的安装位置有着直接的关系。因为,热力膨胀阀完全靠感温包的温度变化来调节膨胀阀的开启大小。感温包安装在冷水机蒸发器出口的管道上。随着蒸发器出口管道的增长,其过热度逐步升高。因此,热力膨胀阀感温包的位置直接与膨胀阀供液量有关。一般来说,感温包安装在离压缩机吸气口1.5m以上,当供液量不能满足系统要求时,须调节膨胀阀的螺钉来调节供液量。


感温包一定要安装在蒸发器出口的水平管道 上,根据回汽管道直径按说明书上安装在正确位置,***不能安装在垂直管道和回油弯上。在安装蒸发器时,一定要考虑到给感温包留 一段水平回汽管道安装位置。


热力膨胀阀***佳的安装方式是动力头垂直朝上,如果受空间限制的话,可以采用动力头倾斜0°~90°之间的安装方式。切忌角度小于0,或者动力头朝下的安装方式,那样会大大缩短膨胀阀的使用寿命。


5、膨胀阀的调整

1、将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处(对应感温包位置)的保温层内。将压力表与压缩机低压阀的三通相连。如下图:


2、让压缩机运行15 分钟以上,进入稳定运行状态,使压力指示和温度显示达到稳定值。如下图:



3、用测温计测出回气管的温度与蒸发温度对比差值(即实际过热度)与标准过热度(5-8℃之间)校核来判断调节大小是否恰当。利用压缩机的吸气压力作为蒸发器内的饱和压力,查表得到近似蒸发温度。用测温计测出回气管的温度与蒸发温度值,看差值是否在正常范围5-8之间。



如果感到过热度太小,即流量太大,则可把调节螺杆按顺时针方向转动半圈或(即增大弹簧力,减小膨胀阀开启度),使流量减小。反之,若感到过热度太大,即供液不足,则可把调节螺杆朝相反方向(逆时针)转动,使流量增大。


膨胀阀过热度的定义:指蒸发器和感温包内蒸汽之间的温度差,实际也可以理解为蒸发器的进口温度与感温包处的温度差。测量时用蒸发温度减去感温包处的实际温度,通常的过热度为5~8度之间。过热度对于热力膨胀阀的正常工作起着举足轻重的作用。吸气如果完全无过热度,就会产生回气带液,引起湿冲程液击损坏制冷压缩机;如果过热度过大,压缩机的吸排气温度高,运转温度高,碳化润滑油,同样也会损坏压缩机。

膨胀阀的压力调节杆在出厂时一般都基本调整在中间位置上,即顺反转动的圈数基本一样,正是为了调节时顺反都有足够的余地。膨胀阀的调节很重要,为了使系统处正常的工作状态,膨胀阀应尽量保持出厂状态,不要随便调动,这是一项操作和调整的前提和原则。在保证此前提下,才能对系统的运行工况作出正确的分析和判断。

在系统正常的运行中,当制冷温度在0度以上时,系统的任何部位都不得有结霜现象出现;

只有当制冷温度在0度以下时,***开始结霜的是膨胀阀的出液管,然后延伸至蒸发器,***后才是回气管,直到压缩机的吸气阀为止。



注意事项:

1、在调整热力膨胀阀之前,确认制冷异常是由于热力膨胀阀偏离***佳工作点引起的,而不是因为系统制冷剂充注量不合适、干燥过滤器和膨胀阀滤网堵塞、电磁阀失灵、冷凝风机散热不良等其他原因所引起的。


2、必须保证感温包采样信号的正确性,感温包安装位置必须正确,***不可安装在管道的正下方,以防管子底部积油等因素影响感温包正确感温。一般新品出厂时已进行过调试校对。


3、调节螺杆转动的圈数一次不要超过半圈。调整膨胀阀之间必须间隔15分钟以上。


补充:丹佛斯公司“丹佛斯”的热力膨胀阀简介,仅供参考:


TX2 (内平衡膨胀阀)

TEX2 (外平衡膨胀阀)
还有型号为TEX5,TEZ5,TEN5等。

TD.TE是表示阀的型号


E:表示外平衡 X:适用于R22的制冷剂
Z:适用于R407C的制冷剂
N:适用于R134a的制冷剂
TEX5 数字"5"表示5个冷冻.
TEX5就是 型号为TE型的外平衡膨胀阀,适用于R22制冷剂的5个冷冻膨胀阀!


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