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1、第五章 流装置、阀门与辅助设备,第一节 节流装置第二节 制冷系统常用阀门 第三节 制冷系统常用阀门,第一节 节流装置,节流装置又名膨胀机构，设置于冷凝器之后，从冷凝器来的高压制冷剂液体流经膨胀机构后，压力降低，然后进入蒸发器中。节流装置的工作原理与分类 手动膨胀阀 浮球调节阀 热力膨胀阀 毛细管 电子膨胀阀,常用节流装置1手动膨胀阀2低压浮球阀3热力膨胀阀（可分为内平衡和外平衡）毛细管（不可调）5分液器,图 5-1手动膨胀阀,图 5-2低压浮球阀结构,1端盖2平衡块3壳体4浮球杆5浮球6帽盖7接管8阀针9阀座,图 5-3低压浮球阀的工作原理图,a直通式 b非直通式1液体进口2阀杆3浮球4气相平
2、衡管5液相平衡管 6液体出口,图 5-4内平衡热力膨胀阀结构图,1密封盖2调节杆3垫料螺帽4密封填料5调节座6喇叭接头 7调节垫块8过滤网 9弹簧10阀针座11阀针12阀孔13阀体 14顶杆15垫块16动力17毛细管18传动膜片19感温包,图 5-6内平衡热力膨胀阀与蒸发器的连接,P为感温包内气体压力，作用在膜片的上部，其方向是指向打开膨胀阀孔。Po为蒸发压力，它通过内平衡孔作用于膜片的下部，其方向是指向关闭膨胀阀孔。W为弹簧的弹力，作用在膜片的下部，其方向也是指向关闭膨胀阀孔。,图 5-5外平衡热力膨胀阀结构图,1密封盖2调节杆3垫料螺帽4密封填料5调节座6调节垫块7弹簧8阀针座9阀针10阀
3、孔座11过滤网12阀体13动力室14顶杆15垫块16传动膜片17毛细管18感温包,图 5-8外平衡热力膨胀阀与蒸发器的连接,图 5-7热力膨胀阀的特性,图 5-10制冷剂在毛细管中流动时的压力与温度分布特性实验条件：毛细管内径1.07mm，管长5.5m,制冷装置中毛细管的选配理论计算法。图解法 毛细管的优点毛细管具有结构简单、无运动部件、价格便宜，使用时不需安装贮液器、充液量少，停机后冷凝器与蒸发器的压力可以快速自动达到平衡、减轻压缩机启动负载等优点毛细管的缺点 但其调节性能差，供液量不能随工况变动而调节,设计毛细管节流的制冷系统时应注意：在制冷循环的高压侧管路上不能有制冷剂容易集聚的地方，也
4、不能设置贮液器制冷剂的充注量应尽量与蒸发容量相匹配应保证毛细管的管径和长度与装置的制冷能力相吻合毛细管内径必须均匀当几根毛细管并联使用时，毛细管前应加设分液器毛细管长度和内径根据一定的机组和工况配置,图 5-12几种降压型分液器结构,电子膨胀阀热力膨胀阀的不足之处 讯号的反馈有较大的滞后 控制精度较低 调节范围有限电子膨胀阀优点 克服了热力膨胀阀的上述缺点 并为制冷装置的智能化提供了条件电子膨胀阀按照驱动方式分类 热动式 电磁式 电动式,第二节 制冷系统常用阀门,一安全阀二单向阀 三恒压阀四电磁阀五电磁四通换向阀六蒸发压力调节阀七冷凝压力调节阀,安全阀的作用：保证制冷系统在给定压力下安全工作的
5、设备，一般安装在压缩机高压端，必要时旁通高低压部分，实现高压安全保护安全阀也常装在冷凝器或贮液器等设备上，以避免容器内压力超高图5-18为氨制冷系统常用的弹簧式安全阀结构,安全阀：,图 5-18安全阀结构图1接头2阀座3阀芯4阀体5阀盖6调节杆7弹簧8排出管接头,单向阀又名止回阀，作用是只允许流体顺箭头所标方向单向流动，不允许逆向流动。止回阀是借助弹簧力和阀芯自重的合力起到止逆作用的。如图5-19,图 5-19单向阀A小型结构B大型双筒结构,使用和安装时需注意以下事项：选用要恰当止回阀要装在便于检查维修的位置，同时要便于拆卸筒式结构止回阀可根据需要作水平、朝上、朝下或斜向等任何方位的安装，横式
6、结构必需水平安装；上法兰螺钉时必须均匀用力，以免影响密封安装时应注意螺钉孔位置，以方便拆装止回阀内的低压回气用簧和高压气体及液体用簧不可任意调换,恒压阀：,恒压阀是恒定工质流动压力或根据设定压力调节工质流通的阀门恒压阀可以有两个作用：一是起到恒定压力的作用；二是作为一种导阀，起到恒定压力和控制流通的作用，称为恒压导阀,电磁阀：,电磁阀是一种受电气控制的自动开启的截止阀通常把它安装在系统管线上，用于自动接通和切断制冷系统管路的双位调节器的执行元件，或者安全保护元件电磁阀广泛应用于氟、氨制冷装置中电磁阀通常安装在膨胀阀与冷凝器之间,电磁四通换向阀：,电磁四通换向阀专门用于热泵型空调器在热泵型空调制
7、冷系统中，通过电磁换向阀的自动换向来改变制冷剂流动的方向，实现制冷、制热的转换电磁换向阀主要由控制阀与换向阀两部分组成通过控制阀上的电磁线圈和弹簧的作用力，打开和关闭其上的毛细管通道，使换向阀进行换向,蒸发压力调节阀：蒸发压力调节阀是一种安装在蒸发器出口管道上，以防止蒸发器内制冷剂蒸发压力低于设定值为目的而设置的调节机构如图5-26。既可用于单一的蒸发器，也可用于2个以上的蒸发器，保持不同的最低蒸发压力,图 5-26直动式蒸发压力调节阀1调节杆2弹簧3平衡波纹管4阀板 5压力表接头,蒸发压力调节阀的作用：防止水或盐水过度冷却而冻结在不允许贮藏空间的环境温度低于设定温度的场合，可以确保设定的蒸发
8、温度可以防止冷库中的冷却盘管表面过度结霜在2台以上不同蒸发温度的蒸发器并联使用时，压缩机是以最低的蒸发温度作为运行基准的,蒸发压力调节阀的分类：蒸发压力调节阀按容量大小分为直动式和导阀、主阀组合控制式两大类。前者用于小型装置上，后者用于大型装置上。,冷凝压力调节阀：制冷装置在制冷循环过程中的冷凝压力，是关系到装置能否正常运行和能耗高低的主要参数之一于使用水冷式冷凝器的装置，除了在较大的系统中采用水泵台数调节等方法外，一般可用水量调节阀控制冷凝压力水量调节阀有压力控制式和温度控制式两种类型,第三节 蒸气压缩式制冷系统的辅助设备,制冷系统中，除了压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置四大件外，通常根据制
9、冷系统工作要求与运行特点，还设有一些辅助设备。,辅助设备的作用：保证制冷系统正常运转；提高运行经济性和运行安全常规制冷系统的辅助设备有油分离器、集油器、高低压贮液器、气液分离器、膨胀容器、空气分离器、过滤干燥器、输液泵、紧急泄氨器等,润滑油分离设备压缩机的冷冻机油会随制冷剂进入冷凝器、蒸发器后，将在传热表面形成油膜，从而影响换热设备的换热效果，因此，通常在压缩机与冷凝器之间装设油分离器。油分离器的分类：油分离器常用结构有洗涤式、离心式、填料式及过滤式四种型式。,洗涤式油分离器洗涤式油分离器用于氨制冷装置中，如图5-30所示涤式油分离器的分油效果取决于冷却作用安装时，油分离器内正常液面必须比冷凝
10、器的的出液水平管段低150250mm氨气在油分离器内流速不大于0.81.0m/s，分油效率大约8085,图 5-30氨洗涤式油分离器,离心式油分离器适用于大中型制冷装置，它的结构如图5-31所示制冷剂气体进入油分离器后，沿着叶片呈螺旋形运动，产生离心力，将挟带的油滴分离出来蒸气经中心管内多孔挡板后，由出气管排出有的离心式油分离器外，还加有冷却水套,图 5-31离心式油分离,填料式油分离器填料式油分离器适用于中小型制冷装置，如图5-32在填料式油分离器内制冷剂气体中挟带的油滴，依靠气流速度的降低，转向及填料层的过滤而分离出来填料式油分离器分油效果较好，可高达9698，因此广泛应用于氨及氟制冷系统
11、,图 5-32氨填料式油分离器a）立式（带水套）b）卧式,过滤式油分离器过滤式油分离器常用于氟制冷装置中，如图5-33过滤式油分离器的分油作用，依靠降低气流速度、改变流向和过滤丝网作用来实现油分离器内装有浮球阀，当器内冷冻机油积聚到一定位置时，浮球阀开启即可自动回油这种油分离器结构简单、制造方便，但其分油效果不及填料式油分离器,图 5-33过滤式油分离器,润滑油的收集设备(集油器)集油器只在氨制冷系统中使用集油器的作用：可以在低压下从系统中放出润滑油，既安全可靠又不会造成制冷剂的损耗集油器一般布置在油分离器附近对于大型的制冷系统，集油器可按高、低压系统分别设置,制冷剂的分离和贮存设备气液分离器
12、气液分离器的作用：是使混合的气、液制冷剂分离机房用气液分离器：与机房压缩机的总回气管路相连接，用以分离回气中的液滴，防止压缩机发生液击库房用气液分离器：一般用在氨重力供液系统中，设置在各个库房，用以分离节流后的低压制冷剂液体中夹带的蒸气，以及来自冷间冷分配设备回气中夹带的液滴，并借助其设置的高度（0.52.0m）向各冷间设备供液,图 5-35氨制冷系统用气液分离器,氨制冷系统重力供液用的气液分离器，应保持液面高于冷间最高层冷分配设备约0.52.0m，立式气液分离器液滴的分离是依靠气体流速和方向的变化实现的，设计时，气体在筒内的流速不应大于0.5m/s氨用气液分离器的选择主要是应能满足所需的壳体
13、的直径气液分离器应按不同蒸发温度系统分别配置,制冷剂贮存设备及选配主要指贮液器，贮液器一般是由无缝钢管或钢板焊制成的圆柱形容器贮液器用来贮存冷凝器中凝结的制冷剂液体，并保持适当的贮量在贮液器上装有氨液进、出口、压力表、安全阀、气体平衡管、液面指示器、放油阀等接头，如图5-38,图 5-38氨贮液器,贮液器的安装高度必须与冷凝器密切配合，以使制冷剂液体依靠重力能从冷凝器通畅地流入贮液器氟贮液器有立式和卧式两种结构在氨制冷系统中，按其功用可分为高压贮液器和低压贮液器,用于贮存由冷凝器来的高压制冷剂液体，以适应冷负荷变化时调节系统制冷剂的循环量，并减小系统内补充制冷剂的次数在氨制冷系统，起到高低压间
14、液封的作用，防止高、低压间窜通高压贮液器大多制成卧式结构高压贮液器的选择主要是确定其容积贮液器的台数可根据容积大小、外形尺寸及布置位置等因素确定,高压贮液器：,图 5-39低压循环贮液器的结构a）ZDXL系列结构b）CDCA系列结构,根据其在系统中所起的作用不同，分为低压贮液器、低压循环贮液器和排液桶结构与高压贮液器基本相同，只是连接管路有别其最大贮液量，不大于本身容积的70%；最小贮液量，不小于本身容积的30%按其结构，分为立式和卧式，图5-40，5-41其选择应满足：1直径的确定；容积选择,低压贮液器：,图 5-40立式低压循环贮液器高度和容积示意图,图 5-41卧式低压循环贮液器高度和容
15、积示意图,制冷剂的净化设备制冷剂的净化设备有：空气分离器和过滤器及干燥器空气分离器作用：采用降温的方法清除制冷系统中的空气和其他不凝性气体小型制冷系统，可以通过高压系统（如冷凝器上部）放空气阀，排除空气等不凝性气体大、中型制冷装置中，专门设置了空气分离器，排除制冷系统中的空气等不凝性气体空气分离器的结构型式有卧式和立式两类,图 5-42氨系统用卧式四套管式空气分离器的结构1氨液进口2氨气出口3套管4节流阀5混合空气进口6空气放出口,图 5-43 立式空气分离器结构及工作原理图a）立式壳盘管式 b）立式自动式1感温包2温度控制器3温度计4、7电磁阀5节流阀6热力膨胀阀,制冷剂干燥过滤器用于清除制
16、冷剂液体或气体中的水分、机械杂质等氨制冷系统一般仅装过滤器，而氟制冷系统必须装干燥过滤器通常装在节流阀、热力膨胀阀、浮球调节阀，供液电磁阀或液泵之前的液体管路其大小，通常是根据制冷系统管路的管径和制冷剂流量大小选配,液体制冷剂的输送设备冷库氨制冷系统常采用液泵供液方式，液泵的主要结构型式有齿轮泵和屏蔽泵，屏蔽泵均为离心泵。,齿轮泵原理：齿轮泵是借助两个齿轮相对运动，产生啮合空间容积的变化而吸入和排出液优缺点：齿轮泵的结构简单，流量均匀且不受压力变化的影响，但齿轮容易磨损，造成制冷剂泄漏适用：齿轮泵用作输液泵，适用于小流量高扬程场合,屏蔽泵原理：氨制冷系统用典型离心式屏蔽泵，是借助离心叶轮高速回
17、转，把机械能转变为液体的动能和压力能，实现输送氨液的作用优缺点：屏蔽泵结构紧凑、体积小、流量和扬程可选择性大，密封性较好，使用寿命长，但其流量随压头改变影响较大，又易产生“气蚀”离心式屏蔽泵适用性好，只要吸入端有足够的静液柱，即可保证泵的起动和连续性供液屏蔽泵的结构分立式和卧式两类，以立式为多,氨制冷系统的供液泵选择的基本依据，是系统必要的泵的排量、扬程及吸入口静液柱。,其中液泵的流量qv（m3h）计算式如下：,式中：g泵所供同一蒸发温度系统的液体制冷剂的蒸发量，kgh；n制冷剂循环倍数；v在蒸发温度下制冷剂饱和液体的比体积，m3kg。,氨泵的输出压头应按输送范围内蒸发压力较高和相对高度较高的蒸发器计算氨泵的吸入压头是保证氨泵正常供液的基本条件氨泵吸入压头一般由泵厂在泵性能参数中提供，表5-3为氨泵进液口静液柱选择的参考数据,表 5-3氨泵进液口的静液柱,（单位：m）,冷库制冷系统的安全设备紧急泄氨器用于大、中型氨制冷系统中，其功能是在遇有火警等事故时，迅速排出容器中的氨液至安全处紧急泄氨器为一立式容器，其上设一个氨液入口和清水入口,易熔塞主要用于小型氟制冷装置或不满1m3的容器上，代替安全阀，是最简单的安全器件通常在易熔塞通道内注以低熔点（75左右）合金,
