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制冷用热力膨胀阀过热度控制特性的应用和研究

  目前国内制冷机的制冷系统普遍采用制冷剂的蒸汽压缩循环方式,其中起着至关重要作用的节流元件--热力膨胀阀的特性研究乏人问津,导致国内很多同行对热力膨胀阀的合理高效配置缺乏了解,对热力膨胀阀的实际节能作用缺乏认识。

    其实,热力膨胀阀在制冷系统中,除了把制冷剂从高压通过节流转换为低压,实现制冷效果外,还有一个很重要的自动控制流量的功能,这功能的优化可在制冷剂运行的整个制冰(降温)过程中,保持制冷剂的蒸发吸热过程在蒸发器中被充分利用,从而达到最经济、最有效的制冷效率,达到我们实在的节能目的,我们在对制冷机选用冷量匹配的膨胀阀的同时,对其工作过热度的控制特性要求绝对不可以忽视。

    我们大家知道,热力膨胀阀流量的自动调节是通过蒸发器出口处的过热度控制的,该处的过热度的大小可直接反映出蒸发器其蒸发面积的利用率,如果一个热力膨胀阀运行中能使该处的过热度小,则表示蒸发面积的利用率高,也就是制冷效率高,假如该处的过热度甚至为零,那么这蒸发器的蒸发面积利用率达到100%,相对来说就是制冷的时间会更短。

    由于目前热力膨胀阀包括其温度传感器的充注结构特性,决定了阀本身的工作是必须在阀的一个开启过热度和一个工作过热度下,对流入的制冷剂流量进行调节。因此,如何能保持阀在蒸发器整个降温过程中,始终有一个较小的开启过热度,甚至是零过热度下工作。则是我们对热力膨胀阀的热力特性的选择及探讨必须要进行的一个课题。

    现在国外知名公司的产品已经提供了能满足各种热力特性要求的热力膨胀阀,在我们国内,虽然大部分的生产厂商还尚未掌握这方面的技术,但还是有些生产厂商具有各种热力特性要求的制作经验并有成功的产品(包括零过热度),在与国外知名公司产品的对比中并不逊色。如下测试曲线图是国内具有等过热度特性的热力膨胀阀在Bitzer实验室与Danfoss和Parker的同类产品同时作测试(图一),测试结果反映的降温速度比Danfoss同类产品快,它在稳定蒸发温度工况时的温度波动只有4℃,而Danfoss同类产品为10℃(图二),整个测试说明国产的产品动作晌应好、滑动系数低、低温过热度小。充注等各性能指标都可以优于国外顶级公司产品。

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