制冷自控元件演示.pptx
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1、1船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant1、热力膨胀阀(TXV)Thermostatic Expansion Valve制冷装置节流制冷装置节流Throttle元件形式元件形式毛细管毛细管Capillary Tube手动膨胀阀手动膨胀阀自动膨胀阀自动膨胀阀定压膨胀阀定压膨胀阀热力膨胀阀热力膨胀阀电子膨胀阀电子膨胀阀制冷装置节流元件作用制冷装置节流元件作用节流降压节流降压根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量根据蒸发器的热负荷调节制冷剂流量2船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant忽略重力和顶
2、杆摩擦力,则忽略重力和顶杆摩擦力,则p1p 0psp 0(t0)p 0(t1)p 0p0将将 和和 引到膜片上下,其作用力之差反映引到膜片上下,其作用力之差反映出口过出口过热度热度,与弹簧力,与弹簧力F F s平衡,平衡,决定阀的开度决定阀的开度外平衡式热力膨胀阀原理外平衡式热力膨胀阀原理 通过通过过热度控制流量过热度控制流量调节弹簧张力调节弹簧张力Fs,可调节过热度,可调节过热度 tr反映过热度反映过热度tr过热段过热段p1,t1对应对应负荷变化负荷变化 过热度变化过热度变化 开度变化开度变化 流量变化流量变化 过热度基本恢复过热度基本恢复3内平衡式热力膨胀阀的工作原理p1p0psE(p 0
3、,t 0)A(p0,t0)F(p 0,t1)船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plantps=Fs/A在流动阻力较小时,在流动阻力较小时,可大致反映可大致反映4p1p0psE(p 0,t 0)A(p0,t0)F(p 0,t1)膜片上下压力差膜片上下压力差大致反映大致反映t。过热度过热度t与弹簧与弹簧张力张力Fs的平衡确定阀的开度的平衡确定阀的开度 改变改变弹簧张力弹簧张力Fs可可改变改变阀控制的阀控制的过热度过热度trps=Fs/A tr 开度开度增大增大,tr 开度开度减小减小通过把通过把tr 信号转换成信号转换成 p p1 1-p-p0 0
4、或 p p-p-p0 0 信号信号,控控制阀的开度,调节流量,实现过热度控制制阀的开度,调节流量,实现过热度控制5船舶辅机第9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,(p1-p0),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,(p1-p0),膜片膜片上移上移,阀,阀关小关小,减减少少供液量。供液量。p1psp0t0t112 5tp1psp0p0p1ps+p0p0关阀力开阀力膨胀阀工作过程膨胀阀工作过程保保持持过过热热度度变变化化不不大大注意:注意:调节反反应滞后后过热度有静差。过热度有静差。6船
5、舶辅机第9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 Superheat:使膨胀阀刚好回到关闭位置时的过热度。额定过热度Operating Superheat:膨胀阀额定开度所对应的过热度。术语术语工作过热度工作过热度:阀:阀处于某一开度时处于某一开度时的过热度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。7船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant.内平衡式
6、热力膨胀阀 膜片式8船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant.内平衡式热力膨胀阀波纹管式波纹管式9船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant10船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant11船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant12船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant13船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine
7、Refrigeration Plant延长阀芯和阀延长阀芯和阀座的寿命座的寿命外平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀14船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant15船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant16船舶辅机第9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压降p0所对应的制冷剂饱和温度降超过所对应的制冷剂饱和温度降超过1oC(R22)或或 2oC(R12)选用外平衡式膨胀阀。选用外平衡式膨胀阀。蒸发温度蒸发温度低
8、时同样压降导致的制冷剂饱和温度降低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值较大,所以同样大小的蒸发器用于高温库高温库时可选时可选用用内平衡内平衡式膨胀阀,而用于式膨胀阀,而用于低温库低温库时可能需选用时可能需选用外外平衡平衡式膨胀阀。式膨胀阀。17船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant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阀在额定开度时流过的制冷剂完全气化时的吸热量。完全气化时的吸热量。焓值增加量,焓值增加量,kJ/kg压差,压差,Pa入口入口密度,密度,kg/m3流通截面积,流通
9、截面积,m2流量系数流量系数制冷剂流量,制冷剂流量,kg/s18船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant感温包Bulb充剂的性质和压力不同充剂的性质和压力不同,所以每只膨,所以每只膨胀阀只适用于胀阀只适用于既定既定的制冷剂。的制冷剂。阀前后压力差阀前后压力差蒸发温度蒸发温度阀前液体过冷度阀前液体过冷度阀的型号阀的型号(A)节流元件的形式节流元件的形式(C)制冷剂性质和制冷剂性质和工况条件工况条件(p、q0)19船舶辅机第9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JB3548-8
10、3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。在名义工况下的容量。名义工况:t0=5oC,tk=32oC,过冷度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9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容量容量过小过小,则膨胀阀供液不足,蒸发器的能力不能充则膨胀阀供液不足,
11、蒸发器的能力不能充分发挥,蒸发压力降低,制冷量减小,吸气过热度加分发挥,蒸发压力降低,制冷量减小,吸气过热度加大。大。容量容量过大过大,则阀工作时开度过小,不仅冲蚀严重,而则阀工作时开度过小,不仅冲蚀严重,而且阀的工作不稳定。且阀的工作不稳定。膨胀阀工作时的常用开度以不小于额定开度的一半膨胀阀工作时的常用开度以不小于额定开度的一半为宜,因此其为宜,因此其容量应比蒸发器的制冷量稍大,但最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大不超过蒸发器的二倍。21船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant膨胀阀选型步骤(1)适用的制冷剂种类、蒸
12、发温度范围。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,确定使用内平衡式根据蒸发器选定容量大小,确定使用内平衡式或外平衡式。或外平衡式。(3)考虑安装条件。考虑毛细管考虑安装条件。考虑毛细管Capillary Tube长度,进出接口形式长度,进出接口形式(直角式、直通式直角式、直通式,螺纹、法螺纹、法兰、焊接兰、焊接)。(4)选择阀的容量,若蒸发器制冷量变化范围大,选择阀的容量,若蒸发器制冷量变化范围大,可使用可使用两只膨胀阀两只膨胀阀(大小可不同)(大小可不同)并联并联Parallel或或切换切换Switchover使用。使用。22船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置
13、 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温包内充注一部分低沸点液体一部分低沸点液体,工作时使自由液面,工作时使自由液面始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面处液始终保持在温包内。温包内的压力与自由液面处液体温度是饱和压力与饱和温度的关系。充注的介质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可以和制冷工质相同(同工质充注同工质充注)也可以不同也可以不同(异工异工质充注质充注)。根据充注量多少,又分为。根据充注量多少,又分为非限压式非限压式和和限限压式压式。23船舶辅机第11章 船舶制冷
14、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温包的充液量约占温包容积的70%80%,在各种,在各种温度范围内温包皆温度范围内温包皆保存有自由液面保存有自由液面。可采用。可采用同工质同工质充注或充注或异工质异工质充注。充注。t0pp0+ps异工质充注p1同工质充注p1同工质充注同工质充注:静止过热度随:静止过热度随蒸发温度下降而增大。蒸发温度下降而增大。异工质充注异工质充注:静止过热度在:静止过热度在较大蒸发温度范围内基本不较大蒸发温度范围内基本不变。变。24船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refriger
15、ation Plant非限压式温包的缺点:a.停机时阀不能关闭,膨胀阀只起调节流量作用,不停机时阀不能关闭,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能兼作截止阀使用,需要在其前面加装电磁阀起截止作用。作用。b.开机时温包不会立即变冷,阀开度过大,回气过热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。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。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
16、压力过高。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。温包充注量较少,温包内液体可全部气化。在在工作温度范围内工作温度范围内,温包内的压力随感应温度,温包内的压力随感应温度按介质按介质的饱和压力关系的饱和压力关系变化,具有非限压式的过热度控制特变化,具有非限压式的过热度控制特性。性。当温包感受的温度当温包感受的温度超过超过充注量所确定的温度充注量所确定的温度tmop时,时,液体已蒸发完毕,成为过热蒸气,液体已蒸发完毕,成为过热蒸气,压力压力温度曲线
17、变温度曲线变得平坦得平坦,所以可限制蒸发器的最大工作压力,这种阀,所以可限制蒸发器的最大工作压力,这种阀称为称为MOP(Maximum Operating Pressure)阀。阀。26船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Planta.停机时,阀可关闭严密。b.起动时,阀开启较小或较晚,可防止压缩机过载。c.高温时,能保护阀头内的元件不受高压。d.热惯性较小,灵敏度高。e.使用时,温包温度在热力头组件中应最低,以避免出现充剂的迁移。注意使用注意使用范围范围27船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration
18、Plant(2)气体吸附式温包温包内充入固体吸附剂和能被吸附的气体。温包内充入固体吸附剂和能被吸附的气体。温度降温度降低低时,吸附能力强,时,吸附能力强,压力降低压力降低;温度升高温度升高时,时,吸附能力弱,吸附能力弱,压力升高压力升高。a.不存在介质液面迁移问题;不存在介质液面迁移问题;b.不受阀和毛细管是否低温的不受阀和毛细管是否低温的影响;影响;c.具有限制最高压力功能;具有限制最高压力功能;d.温度不同,关闭过热度不同,温度不同,关闭过热度不同,蒸发温度适用范围分档。蒸发温度适用范围分档。28船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant
19、热力膨胀阀的安装和维护(1)膨胀阀尽量膨胀阀尽量靠近蒸发器靠近蒸发器安装安装。二者间不装阻力大。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的附件;如二者间距离远,管路应加粗且冷库外管路包路包隔热材料隔热材料;注意确认阀进、出口,;注意确认阀进、出口,直立安装直立安装。(2)使用限压式温包时,使用限压式温包时,注意防止充剂迁移注意防止充剂迁移。阀和毛。阀和毛细管所处环境温度应比温包感受温度高,细管所处环境温度应比温包感受温度高,毛细管不毛细管不要接触低温管路。与温包相接处的毛细管应向上要接触低温管路。与温包相接处的毛细管应向上,以免液体从温包中流出。以免液体从温包中流出。(3)
20、温包安装在温包安装在水平管路侧上方水平管路侧上方。29船舶辅机第9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过热积油温包30船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant(4)保证温包正确反映蒸发器出口管内温度保证温包正确反映蒸发器出口管内温度。清除放温。清除放温包处的管壁外部油漆和铁锈并涂银粉漆。包处的管壁外部油漆和铁锈并涂银粉漆。温包与管壁温包与管壁贴紧贴紧,用薄钢片夹箍固定,用薄钢片夹箍固定,外面包以隔热材料外面包以隔热材料。(5)外平衡式热
21、力膨胀阀,外平衡式热力膨胀阀,平衡管连接点应设在温包平衡管连接点应设在温包之后之后,以免有少量液态制冷剂从膨胀阀顶杆填料处,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。漏入平衡管影响温包感受的过热度。31船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant32船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant热力膨胀阀的调试蒸发器出口过热度太大,制冷量降低;太小产生液蒸发器出口过热度太大,制冷量降低;太小产生液击,蒸发器进口段可能不结霜。调节膨胀阀使蒸发击,蒸发器进口段可能不结霜。
22、调节膨胀阀使蒸发器出口工作过热度器出口工作过热度36oC为宜,装置有回热器时,为宜,装置有回热器时,最小稳定过热度可稍减小。最小稳定过热度可稍减小。调试原则:蒸发器调试原则:蒸发器出口过热度适当出口过热度适当,使蒸发器内有,使蒸发器内有足够的冷剂蒸发,又防止压缩机液击。足够的冷剂蒸发,又防止压缩机液击。33船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant有回热器:吸气管有回热器:吸气管发凉发凉、结露结露无回热器:吸气管无回热器:吸气管发凉发凉、冰凉粘手冰凉粘手、均匀结薄霜均匀结薄霜低温库:蒸发器表面低温库:蒸发器表面全面结均匀全面结均匀薄霜薄霜高温
23、库蒸发器:高温库蒸发器:均匀均匀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。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。热度推断蒸发器出口过热度。(3)如吸气管无温度表,按装置工况和如吸气管无温度表,按装置工况和蒸发器管壁蒸发器管壁和和压压缩机吸气管缩机吸气管结露、结霜情况判断结露、结霜情况判断34船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine R
24、efrigeration 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;冷凝压力在合适范调试前检查制冷剂是否充足;冷凝压力在合适范围;阀完好并正确安装;阀及管路没有堵塞;蒸发器围;阀完好并正确安装;阀及管路没有堵塞;蒸发器结霜不太厚结霜不太厚(冷风机通风良好冷风机通风良好)。(2)调试应在装置运转且工况稳定时进行。调试应在装置运转且工况稳定时进行。(3)每次调整关闭过热度增减一般不超过每次调整关闭过热度增减一般不超过0.5oC,一般一般调节螺杆每转一圈过热度变化为调节螺杆每转一圈过热度变化为11.5oC。(4)热力膨胀阀调节滞后性较大,每次调后应观察一热力膨胀阀调节滞后性较大
25、,每次调后应观察一段时间,调好后不要轻易改动。段时间,调好后不要轻易改动。也不知调好了没有?35船舶辅机第11章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant36船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant电子膨胀阀Electronic Expansion Valve电磁式膨胀阀(使用比例电磁铁)37船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant电动式膨胀阀(使用步进式电机)38船舶辅机第9章 船舶制冷装置船舶制冷装置 Marine Refrigeration P
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