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1、1第七节 制冷装置自动化元件船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant一、热力膨胀阀二、电子膨胀阀三、压力继电器四、温度继电器五、压差继电器六、电磁阀七、蒸发压力调节阀八、冷却水量调节阀2船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant一、热力膨胀阀(TXV)Thermostatic eXpansion Valve制冷装置节流Throttle元件形式毛细管Capillary Tube手动膨胀阀自动膨胀阀定压膨胀阀热力膨胀阀电子膨胀阀制冷装置节流元件作用节流降压根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量3
2、热力头节流元件过热度调整机构阀体10-感温包9-毛细管1-膜片2-顶杆3-阀座4-阀芯6-调节螺杆5-调节弹簧12-制冷剂进口13-制冷剂出口船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant1.内平衡式热力膨胀阀4船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant5船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant6船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant7船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置
3、Marine Refrigeration Plant8船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant9船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant10内平衡式热力膨胀阀的工作原理p1p0psE(p 0 ,t 0)A(p0 ,t0)F(p 0 ,t1)船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant如忽略A-E段流阻,则0000ppp00tt E-F段距离较近所以不变压力0p0101ttttt出口过热度膜片受力平衡条件 p1 = p0 + ps温包
4、内工质压力11船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plantp过热度过热度增大增大，膜，膜片片下移下移，阀，阀开大开大，增加增加供液量。供液量。过热度过热度减小减小，膜，膜片片上移上移，阀，阀关小关小，减少减少供液量。供液量。p1psp0t0t112 5ttp1psp0p0p1ps+p0p0关阀力开阀力12船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant当t0一定时，调整弹簧预紧力可以改变热力膨胀阀关闭过热度，膨胀阀关闭过热度的调整范围为2-8oC。关闭(静止)过热度Static Superhea
5、t： 使膨胀阀刚好回到关闭位置时的过热度。过热度变化量：膨胀阀从额定开度到全关位置过热度的变化值。工作过热度Operating Superheat：膨胀阀处于某一开度所对应的过热度。13船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant2.外平衡式热力膨胀阀如制冷剂从蒸发器进口到出口流动的压力损失压力损失为为p p0 0，则spppp001001pppps过热度提高，蒸发器出口过热度提高，蒸发器出口过过热段长热段长，蒸发器传，蒸发器传热面积得不到充分利用，制冷量热面积得不到充分利用，制冷量下降下降，蒸发温，蒸发温度度降低降低，经济运行性，经济运行性
6、变差变差。因此，这种情况下应使用外平衡式膨胀阀。所以膨胀阀出口过热度由(ps+ p0)确定。14船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant忽略重力和顶杆摩擦力，则sppp01确定直接由弹簧张力即蒸发器出口过热度sptt)(01p1p 0psp 0(t0)p 0(t1)p 0p015船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant延长阀芯和阀座的寿命16船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant选用外平衡式膨胀阀的主要依据压降p0所对应的制冷
7、剂饱和温度降超过1oC(R22)或 2oC(R22)选用外平衡式膨胀阀。蒸发温度低时同样压降导致的制冷剂饱和温度降低值较大，所以同样大小的蒸发器用于高温库高温库时可选用内平衡内平衡式膨胀阀，而用于低低温库温库时可能需选用外平衡外平衡式膨胀阀。17船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant3.热力膨胀阀的容量和选配热力膨胀阀的容量： 阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。002qpCAqGQ焓值增加量，kJ/kg压差，Pa入口密度，kg/m3流通截面积，m2流量系数制冷剂流量，kg/s18船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 M
8、arine Refrigeration Plant感温包Bulb充剂的性质和压力不同，每只膨胀阀只适用于既定的制冷剂。阀前后压力差蒸发温度阀前液体过冷度002qpCAqGQ阀的型号(A)节流元件的形式(C)制冷剂性质和工况条件(G、q0)19船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant膨胀阀的名义容量：我国JB3548-83规定热力膨胀阀的名义工况0.69MPa38oC40oC5oCR220.41MPa38oC40oC5oCR12通过阀的压降进口温度冷凝温度tk蒸发温度t0制冷剂在名义工况下的容量。名义工况：t0=5oC，tk=32oC，过冷
9、度4oCT E X12 -4.5名义容量“冷吨”阀体型号大小(2、5、12)X-R22、F-R12、N-R134a外平衡式(无E为内平衡式)热力膨胀阀20船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant膨胀阀的容量应与蒸发器相匹配Match容量过小，则膨胀阀供液不足，蒸发器的能力不能充分发挥，蒸发压力降低，制冷量减小，吸气过热度加大。容量过大，则阀工作时开度过小，不仅冲蚀严重，而且阀的工作不稳定。膨胀阀工作时的开度以不小于额定开度的一半为宜，因此其容量应比蒸发器的制冷量稍大，但最大不超过蒸发器的二倍。21船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置
10、 Marine Refrigeration Plant膨胀阀选型步骤(1) 适用的制冷剂种类、蒸发温度范围。(2) 根据蒸发器选定容量大小，确定使用内平衡式或外平衡式。(3) 考虑毛细管Capillary Tube长度，进出接口形式(直角式、直通式)。(4) 若蒸发器制冷量变化范围大，可使用两只膨胀阀并联Parallel或切换Switchover使用。22船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant4.热力膨胀阀的温包充注Bulb Charge(1) 部分充液式温包温包内充注一部分低沸点液体，使自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面
11、处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系。充注的介质可以和制冷工质相同(同工质充注)也可以不同(异工质充注) 。根据充注量多少，又分为非限压式和限压式。23船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant非限压式温包温包的充液量约占温包容积的70%80%，在各种温度范围内温包皆保存有自由液面。可采用同工质充注或异工质充注。t0pp0+ps异工质充注p1t同工质充注p1tt同工质充注：静止过热度随蒸发温度下降而增大。异工质充注：静止过热度在较大蒸发温度范围内基本不变。24船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeratio
12、n Plant非限压式温包的缺点：a. 停机时阀关闭不严，膨胀阀只起调节流量作用，不能兼作截止阀使用，需要在其前面加装电磁阀起截止作用。b. 开机时温包不会立即变冷，阀开度过大，回气过热度变小。压缩机启动后压力降低缓慢，长时间在高吸气压力下工作，电机容易过载。c. 温包充液量较多，热惯性大，反应滞后较大。d. 若温包暴露在高温处，会使热力头中的压力过高。25船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant限压式温包温包充注量较少，温包内液体可全部气化。在工作温度范围内，温包内的压力随感应温度按介质的饱和压力关系变化，具有非限压式的过热度控制特性。
13、当温包感受的温度超过充注量所确定的温度tmop时，液体已蒸发完毕，成为过热蒸气，压力温度曲线变得平坦，所以可限制蒸发器的最大工作压力，这种阀称为MOP(Maximum Operating Pressure)阀。26船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Planta. 起动时，可防止压缩机过载。b. 停机时，阀关闭严密。c. 高温时，能保护阀头内的元件不受高压。d. 热惯性较小。e. 使用时，温包温度在热力头组件中应最低。27船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant(2) 气体吸附式温包温包内
14、充入固体吸附剂和能被吸附的气体。温度降低时，吸附能力强，压力降低； 温度升高时，吸附能力弱，压力升高。a. 不存在介质液面迁移问题；b. 不受阀和毛细管是否低温的影响； c. 具有限制最高压力功能； d. 适用的蒸发温度范围分档。28船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant5. 热力膨胀阀的安装和维护(1)膨胀阀尽量靠近蒸发器安装，二者间不装阻力大的附件；如二者间距离远，管路应加粗且冷库外管路包隔热材料；注意确认进、出口，直立安装。(2)使用限压式温包时，阀和毛细管所处环境温度应比温包感受温度高，毛细管不要接触低温管路。与温包相接处的毛细
15、管应向上，以免液体从温包中流出。(3)温包安装在水平管路上。 29船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant集油弯外平衡管毛细管膨胀阀蒸发器背压阀蒸发器回热器蒸发器温包mm21mm21过热积油温包30船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant(4)清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈并涂银粉漆。温包与管壁贴紧，用薄钢片夹箍固定，外面包以隔热材料。(5)外平衡式热力膨胀阀，平衡管连接点应设在温包之后，以免有少量液态制冷剂从膨胀阀顶杆填料处漏入平衡管影响温包感受的过热度。31船舶辅机第11章 船
16、舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant32船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant6.热力膨胀阀的调试蒸发器出口过热度太大，制冷量降低；太小产生液击。调节膨胀阀使蒸发器出口工作过热度36oC为宜，装置有回热器时，最小稳定过热度可稍减小。33船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant有回热器：吸气管发凉发凉、结露结露无回热器：吸气管冰凉粘手冰凉粘手、均匀结薄霜均匀结薄霜低温库：蒸发器表面全面结均匀薄霜薄霜高温库蒸发器、空调吸气管：发凉发凉、结露结露如何判断蒸发器出口过热度大小(1)蒸发器出口装有温度表和压力表时，温度读数与蒸发压力所对应饱和温度之差为出口过热度。(2)如只在压缩机吸口装有温度表和压力表，可用吸气过热度推断蒸发器出口过热度。(3)如吸气管无温度表，按蒸发器管壁结露、结霜情况判断34船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant调试热力膨胀阀注意事项(1)调试前检查制冷剂是否充足；
