膨胀阀的选型
节流机构是制冷系统的基本元件之一,在制冷系统中起到以下作用:调节系统高低压压差;调节制冷剂流量;保持蒸发器内合理的过热度。
节流元件的性能和可靠性对于制冷系统影响较大。如果节流元件向蒸发器的供液量过大,液态制冷剂可能会进入压缩机导致回液乃至液击问题;如果向蒸发器内的供液量不足,蒸发器换热面积不能充分利用,造成蒸发压力降低,制冷量减小,回气过热度增大等问题。因此节流机构选型至关重要。
目前商业及工业制冷常用的节流元件有热力膨胀阀和电子膨胀阀。从膨胀阀的作用调节高低压压差,控制制冷剂流量,保持蒸发器过热度来看影响选型的因素包括制冷剂的类型,膨胀阀前后压差,膨胀阀的流量即能力等。需要强调的是膨胀阀的选型要以蒸发器设计能力而非压缩机的能力为依据。我们以热力膨胀阀为例介绍一下膨胀阀选择步骤:
1、确定制冷剂种类
先要确定系统使用的制冷剂型号,因为不同的制冷剂对应不同的压力和材料特性,如R22、R134a、R404A、R507、R407C和R410A等。
2、确定设计蒸发温度,冷凝温度
确认制冷剂类型后确认系统设计的蒸发温度和冷凝温度,我们就得到了对应的蒸发压力和冷凝压力,这是膨胀阀选型的两个基本参数。
3、膨胀阀两端压降计算
冷凝压力(Pc):这是热力膨胀阀进口端的压力,可以通过制冷系统的设计参数获得。
蒸发压力(Pe):这是热力膨胀阀出口端的压力,同样可以通过制冷系统的设计参数获得。
供液铜管的压力降(ΔP1):这是从冷凝器出口到热力膨胀阀进口之间的管路压力损失,还包括弯头、阀件等的阻力损失。可以通过计算管路的摩擦损失来确定。
液体管升高的压力损失(ΔP2):如果液体管道有高度差,还需要考虑由于液体管升高产生的压力损失,可以用公式ΔP3=ρgh计算,其中ρ是制冷剂的密度,g是重力加速度,h是液体管道的升高高度。
分液器和分液毛细管的压力降(ΔP3):这是由于分液器和分液毛细管造成的额外压力损失,通常可以取经验值1bar。
综合以上因素,热力膨胀阀需要的压降(ΔP)可以通过以下公式计算:ΔP=Pc–(ΔP1+ΔP2)−ΔP3−Pe
膨胀阀选型时阀前压力并不是冷凝压力。虽然这高压部分的压力降影响相对小,但是特定系统如采用闪蒸经济器的系统在选择膨胀阀时需要将这部分压降也考虑进去,这会对膨胀阀选型产生直接的影响。
下图为某品牌选型软件对于蒸发温度-25℃下,冷量10kW时阀前压降分别为0.5bar和11bar时的膨胀阀选型推荐分别为DPF3.0和DPF3.2,且负荷比有较大的差异。
4、膨胀阀入口液体温度(过冷度)确定
根据系统冷凝器的配置情况和是否存在辅助过冷的装置确认合理的阀前过冷度值。过冷度对于膨胀阀的能力有较大影响,需要根据过冷度选择对应的膨胀阀能力修正系数。
5、膨胀阀能力和过热度确认
膨胀阀是向蒸发器提供压降,并控制制冷剂流量及过热度。所以必 须根据膨胀阀对应的蒸发器的能力和设计的系统过热度来确认所需膨胀阀的制冷量及过热度。
6、热力膨胀阀型式选择
热力膨胀阀有内平衡式和外平衡式的,它们的区别简单来说就是内平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器入口压力,外平衡式膨胀阀膜片下方感受到的是蒸发器出口压力。因此对于蒸发器压力损失或压力降较大如有分液器的系统,流动阻力大、盘管长的,如蒸发排管系统等都建议使用外平衡式的热力膨胀阀。
如您近期有冷库建造的需求,欢迎咨询湖南酷克制冷技术有限公司(158-0267-9145),酷克制冷可免费提供冷库设计方案及冷库选型及工程报价详细清单服务,专业为您提供整套冷库工程设计、采购、安装、售后一体化解决方案,已为大型食品、医药、冷链物流、化工、农业等企业提供过冷库建造服务。
节流元件的性能和可靠性对于制冷系统影响较大。如果节流元件向蒸发器的供液量过大,液态制冷剂可能会进入压缩机导致回液乃至液击问题;如果向蒸发器内的供液量不足,蒸发器换热面积不能充分利用,造成蒸发压力降低,制冷量减小,回气过热度增大等问题。因此节流机构选型至关重要。
目前商业及工业制冷常用的节流元件有热力膨胀阀和电子膨胀阀。从膨胀阀的作用调节高低压压差,控制制冷剂流量,保持蒸发器过热度来看影响选型的因素包括制冷剂的类型,膨胀阀前后压差,膨胀阀的流量即能力等。需要强调的是膨胀阀的选型要以蒸发器设计能力而非压缩机的能力为依据。我们以热力膨胀阀为例介绍一下膨胀阀选择步骤:
1、确定制冷剂种类
先要确定系统使用的制冷剂型号,因为不同的制冷剂对应不同的压力和材料特性,如R22、R134a、R404A、R507、R407C和R410A等。
2、确定设计蒸发温度,冷凝温度
确认制冷剂类型后确认系统设计的蒸发温度和冷凝温度,我们就得到了对应的蒸发压力和冷凝压力,这是膨胀阀选型的两个基本参数。
3、膨胀阀两端压降计算
冷凝压力(Pc):这是热力膨胀阀进口端的压力,可以通过制冷系统的设计参数获得。
蒸发压力(Pe):这是热力膨胀阀出口端的压力,同样可以通过制冷系统的设计参数获得。
供液铜管的压力降(ΔP1):这是从冷凝器出口到热力膨胀阀进口之间的管路压力损失,还包括弯头、阀件等的阻力损失。可以通过计算管路的摩擦损失来确定。
液体管升高的压力损失(ΔP2):如果液体管道有高度差,还需要考虑由于液体管升高产生的压力损失,可以用公式ΔP3=ρgh计算,其中ρ是制冷剂的密度,g是重力加速度,h是液体管道的升高高度。
分液器和分液毛细管的压力降(ΔP3):这是由于分液器和分液毛细管造成的额外压力损失,通常可以取经验值1bar。
综合以上因素,热力膨胀阀需要的压降(ΔP)可以通过以下公式计算:ΔP=Pc–(ΔP1+ΔP2)−ΔP3−Pe
膨胀阀选型时阀前压力并不是冷凝压力。虽然这高压部分的压力降影响相对小,但是特定系统如采用闪蒸经济器的系统在选择膨胀阀时需要将这部分压降也考虑进去,这会对膨胀阀选型产生直接的影响。
下图为某品牌选型软件对于蒸发温度-25℃下,冷量10kW时阀前压降分别为0.5bar和11bar时的膨胀阀选型推荐分别为DPF3.0和DPF3.2,且负荷比有较大的差异。
4、膨胀阀入口液体温度(过冷度)确定
根据系统冷凝器的配置情况和是否存在辅助过冷的装置确认合理的阀前过冷度值。过冷度对于膨胀阀的能力有较大影响,需要根据过冷度选择对应的膨胀阀能力修正系数。
5、膨胀阀能力和过热度确认
膨胀阀是向蒸发器提供压降,并控制制冷剂流量及过热度。所以必 须根据膨胀阀对应的蒸发器的能力和设计的系统过热度来确认所需膨胀阀的制冷量及过热度。
6、热力膨胀阀型式选择
热力膨胀阀有内平衡式和外平衡式的,它们的区别简单来说就是内平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器入口压力,外平衡式膨胀阀膜片下方感受到的是蒸发器出口压力。因此对于蒸发器压力损失或压力降较大如有分液器的系统,流动阻力大、盘管长的,如蒸发排管系统等都建议使用外平衡式的热力膨胀阀。
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