膨胀阀的工作原理复习课程
膨胀阀的工作原理
膨胀阀的结构和工作原理
1 热力膨胀阀的作用：
热力膨胀阀安装在蒸发器入口，常称为膨胀阀，主要作用有两个：
1）节流做用：高温高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后，成为低温低压的雾状的液压制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件；
2）控制制冷剂的流量：进入蒸发器的液态制冷剂，经过蒸发器后，制冷剂由液态蒸发为气态，吸收热量，降低车内的温度。
膨胀阀控制制冷剂的流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，若流量过大，出口含有液态制冷剂，可能进入压缩机产生液击；若制冷剂流量过小，提前蒸发完毕，造成制冷不足；
2 热力膨胀阀的种类：
热力膨胀阀按照平衡方式不同，分内平衡式和外平衡式；外平衡式热力膨胀阀分F型和H型两种结构型式。
1）内平衡式膨胀阀结构和工作原理：
内平衡式F型热力膨胀阀结构图。
感温包内充注制冷剂，放置在蒸发器出口管道上，感温包和膜片上部通过毛细管相连，感受蒸发器出口制冷剂温度，膜片下面感受到的是蒸发器入口压力。
如果空调负荷增加，液压制冷剂在蒸发器提前蒸发完毕，则蒸发器出口制冷剂温度将升高，膜片上压力增大，推动阀杆使膨胀阀开度增大，进入到蒸发器中的制冷剂流量增加，制冷量增大；如果空调负荷减小，则蒸发器出口制冷剂温度减小，以同样的作用原理使得阀开度减小，从而控制制冷剂的流量。
2）外平衡式膨胀阀结构和工作原理：
膜片下面感受到的是蒸发器出口压力。
外平衡式膨胀阀与平衡式膨胀阀原理基本相同，区别是：
内平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器入口压力；而外平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器出口压力。
3）H型膨胀阀
H型热力膨胀阀有四个接口与制冷系统连接，其中两个接口与普通热力膨胀阀相同，一个连接储液干燥器，一个连接蒸发器进口；另外两个接口，一个连接蒸发器出口，一个连接压缩机进口。
感温包直接处在蒸发器出口的制冷剂气流中。
该膨胀阀由于取消了F型热力膨胀阀中的感温包、毛细管和外平衡接管，提高了调节灵敏度，结构紧凑，抗振可靠。
1 自过滤干燥器
2 到蒸发器 3自蒸发器 4 到压缩机 5 测量孔 6 球 7 弹簧 8 活动脚 9 制冷剂10 薄膜下压力补偿 11 金属薄膜 12 感温元件
汽车空调膨胀阀结构和原理图
外平衡式膨胀阀结构和工作原理图
内平衡式膨胀阀结构和工作原理图
H型膨胀阀结构和工作原理图。
热力膨胀阀工作原理
毛细管中的压力 变化与制冷剂蒸 发压力和冷凝压 力有关，通过控 制毛细管的长度 可以调整压力变 化。
毛细管长度和直 径的选择对于热 力膨胀阀的工作 性能至关重要， 需根据具体应用 进行合理设计。
热力膨胀阀的工作过程
制冷剂的蒸发过程
制冷剂在蒸发器中吸收热量，由液态变为气态 蒸发后的制冷剂通过热力膨胀阀进入压缩机 制冷剂在压缩机中被压缩成高温高压气体 压缩后的制冷剂通过冷凝器放出热量，将热量传递给冷却水，自身冷凝成液体
结构：通常为锥形或 球形
工作原理：通过感温 包感受蒸发器出口制 冷剂过热度的变化， 带动阀杆移动，从而 控制阀口开启度
感温包
组成：由感温介质、金属管和包壳组成 作用：感受蒸发器出口制冷剂温度，控制膨胀阀开启和关闭 工作原理：感温介质受温度影响发生压力变化，进而推动膜片和弹簧等部件运动 特点：精度高、反应快、稳定性好
阀芯的动作原理
毛细管：传递感温包感受的 压力至波纹管
感温包：感应蒸发器出口的 过热度变化
波纹管：将压力转化为位移， 推动阀杆运动
阀杆：通过启闭动作来控制 冷媒流量
毛细管的作用
热力膨胀阀中的 毛细管起到节流 作用，控制制冷 剂的流量。
毛细管内部流动 的制冷剂在蒸发 器中吸收热量， 使制冷剂蒸发， 产生冷效应。
维护保养方法
定期检查：检查膨胀阀的外观是否正常，有无泄漏、堵塞等问题
清洗保养：定期清洗膨胀阀的内部，保持清洁，防止杂质和污垢的积累
更换密封件：定期更换膨胀阀的密封件，保证密封性能良好 调整与校准：定期对膨胀阀进行压力和流量的调整与校准，保证其正常 工作
使用注意事项
定期清理热力膨胀阀的过滤 器，确保无堵塞
毛细管
作用：控制制冷 剂的流量
步进电机式电子膨胀阀工作及驱动原理ppt课件
基本参数
步进电机的精度
步进电机在转动时，每个步距角的误差 一般为步距角的3~5%，且不会累积。
Ɵn = 理论步距角 ɑn = 实际电动机轴停止的位置 Δ Ɵn = 角度差
步进电机的激磁方式 （1-1相）
步进电机激磁方式 （2-2相）
步进电机的种类
步进电机的分类: (A) 构造上分类
1) 可变磁阻型或反应型(VR型) (Variable Reluctance) 2) 永磁型(PM型) (Permanent Magnet) 3) 混合型(HB型) (Hybrid)
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确 定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机基本工作原理
例如电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子 绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使 得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的 矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。
(B) 驱动方式分类
1) 双极驱动型(Bipolar) 2) 单极驱动型(Unipolar)
(C) 其它
1) 线性型 (Linear Stepper Motor)
基本构造
可变磁阻型 （VR）
基本构造
永磁型 （PM）
Saginomia 电子膨胀阀
上顶盖
主弹簧 转子
转子 本体
阀体
弹簧
基本参数-拍数
步进电机的拍数
拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，
四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB ，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角 ：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。 θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转 子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（ 50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360 度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。
热力膨胀阀的工作原理
热力膨胀阀的工作原理1 概述热力膨胀阀是组成制冷装置的重要部件，是制冷系统中四个基本设备之一。
它实现从冷凝压力至蒸发压力的压降，同时控制制冷剂的流量；它的体积虽小，但作用巨大，它的工作好坏，直接决定整个系统的运行性能。
但是在实际工作中，热力膨胀阀的运行情况往往被忽视，使热力膨胀阀成为设备维护中的一个死角。
而定期检查和调整热力膨胀阀，对制冷设备的运行寿命，节约能源，降低运行成本，却有着重要的意义。
2 热力膨胀阀的工作过程分析2.1 热力膨胀阀工作原理热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。
按照平衡方式不同，热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。
在工业冷却设备中，一般采用外平衡式热力膨胀阀。
热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成。
感应机构中充注氟利昂工质，感温包设置在蒸发器出口处，其出口处温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。
感温包感受到蒸发器出口温度后，使整个感应系统处于对应的饱和压力Pb。
该压力将通过膜片传给顶杆直到阀芯。
在压力腔上部的膜片仅有Pb存在，膜片的下方有调整弹簧的弹簧力Pt和蒸发压力P0，三者处于平衡时有Pb=Pt+Po 。
当蒸发器热负荷增大时，出口过热度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使顶杆、阀芯下移，热力膨胀阀开启增大，制冷剂流量按比例增加。
反之，热力膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小。
因此，制冷设备是由热力膨胀阀通过控制过热度实现制冷系统的自我调整。
2.2 确定正确的过热度要保证热力膨胀阀工作在最佳匹配点，就必须保证热力膨胀阀有合适的过热度。
热力膨胀阀的过热度由静装配过热度与有效过热度组成。
使阀门开始开启所需要的过热度称为开启过热度，又叫静装配过热度，一般的静装配过热度约为3℃。
从热力膨胀阀开始开启至额定开度所需要的过热度增量，称为热力膨胀阀的有效过热度或可变过热度。
其数值的大小与弹簧的刚度及阀芯的行程有关，一般有效过热度约为2~5℃，通常把热力膨胀阀的静装配过热度与有效过热度之和称为工作过热度，即平时所说的过热度。
膨胀阀的构造、原理和故障分析
6.1.1 膨胀阀故障判断
如果制冷剂中含水量较多，在蒸发温度降到0℃以下
1
时，有可能在热力膨胀阀节流口处结冰，造成“冰
.
产生原因
堵”。 产生冰堵的可能原因有：
冰
1) 系统抽真空时间不够，没能把管路内的湿气抽尽。
堵
2) 向系统中加入的制冷剂或是润滑油中水分超标。
更换干燥过滤 器，除掉系统 管路中的水分； 必要时需要抽 真空，重新 充注制冷剂。
出来低压低温 的液态制冷剂
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膨胀阀工作原理演示
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膨胀阀工作原理演示
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① 节流降压 将冷凝器冷凝后的高温高压液态制冷
剂节流降压，成为容易蒸发的低温低压的 汽液混合物，进入蒸发器蒸发，吸收外界 热量； ② 调节流量
根据感温包得到的温度信号，膨胀阀 能自动调节进入蒸发器的制冷剂流量，以 适应制冷负荷不断变化的需要。 ③ 保持一定过热度、防止液击和异常过热
对于在干燥过滤器处 产生的堵塞，需要更换干 燥过滤器。如果在膨胀阀 流口处脏堵，分体式膨胀 阀可将流口组件拆下，仔 细清理；整体式需进行更 换膨胀阀。
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处理办法
一般情况脏堵发生在干燥过滤 器处，系统中的杂质被过滤器拦截 住，造成脏堵现象；也有可能是在 膨胀阀的节流孔处发生。发生脏堵 后系统的蒸发压力变低，回气温度 升高，过热度升高，系统回油困难。
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膜片阀Biblioteka 调节杆弹簧2020/2/11
外平衡管
膨胀阀的结构如左图 所示：热力膨胀阀由感应 机构、执行机构、调整机 构和阀体组成。感应机构 中充注氟利昂工质，感温 包设置在蒸发器出口处。
热力膨胀阀结构与原理PPT课件
条变化的曲线（ 阀开启和关闭 ）；
• 开度－流量：改变阀开度，测得的制冷剂流量变化的曲线； • 温度－容量：将温度－位移和开度－流量曲线合并后得到的表
明过热度和制冷量关系的曲线，描述阀的制冷能力；
• 时间常数：测定气箱头接到动作信号后，阀到达最终变化量的
SUS
8
8
“0”型圈
HNBR
9
上传动杆
Al
10
传动片
HPb
7
11
“0”型圈
HNBR
6
12
气箱座
SUS
5
4
13
膜片
K100
3
14
气箱盖
SUS
2
15
充注管
TP2
1
膨胀阀的零件及作用（2）
铜 阀（内平衡）
序号
名称
材料
6
1
阀体
C3771
7
2
调节螺丝
HPb
5
3
调节弹簧
SUS
8
4
阀芯架
SUS
5
气箱座
SUS
9
6
膜片
K100
10
7
气箱盖
SUS
4
8
传动片
HPb
3
11
9
传动杆
SUS
2
10
钢球
SUS
1
11
毛细管
TP2
膨胀阀的零件及作用（3）
铜 阀（外平衡）
10 11 12
13 14
9
8
7
23
22
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膨胀机构及阀门PPT课件
不易产生故障。 压缩机停止运行后，冷凝器和蒸发器的压力可以
自动达到平衡，减轻了再次启动电动机的负荷。 对制冷剂流量的调节能力很低。
•31
32
5. 电磁阀
自动接通或切断管路 常开型—通电关闭
常闭型—通电开启 直接作用式—作用力小，可控制管径小及流
量小； 间接作用式—作用力大，可对大流量进行控 制。
6. 截止阀(手动截止阀) •33
•34
•35
电动式—利用脉冲电压驱动脉冲电机来实现控 制，图10-12（直动型），10-14（减速型）
热动式—利用热敏电阻阻值随温度变化改变加 热电流（加热量）来实现。
•27
•28
•29
•30
4. 毛细管
原理：利用孔径和长度变化产生压力差，实现节 流降压，控制制冷剂流量。
应用：主要用于热负荷较小的家用制冷器具中， 同时要求制冷系统有比较稳定的冷凝压力和蒸发 压力，如空调、冰箱。
供液方式
直接膨胀供液 重力供液 液泵供液
节流机构
1. 手动节流阀 2. 浮球节流阀 3. 热力膨胀阀 4. 毛细管
•1
一、直接膨胀供液
1）方式：通过膨胀阀直接向蒸发器供液，供液动力来自系统高 低压差。
2）特点： ◆供液动力来自于系统内部的压力差；系统简单，操作方便； ◆有闪发蒸气进入蒸发器； ◆供液容易出现不均； ◆蒸发器为单一通道，盘管长度受限（流动阻力问题）；
•10
1. 手动节流阀（膨胀阀、调节阀）
结构：阀芯、阀座、手轮 工作原理：利用阀芯与阀座间隙变化调
节工质通过量
应用：只有氨制冷系统或试验装置中使
用。作为备用阀装在旁通管路上，以备应 急或检修自动膨胀阀时使用。
热力膨胀阀及工作原理
热力膨胀阀及工作原理工业冷水机热力膨胀阀的工作原理及分类一、工业冷水机热力膨胀阀的选择热力膨胀阀按膜片平衡方式不同分为内平衡式和外平衡式两种。
当制冷量流经蒸发器的阻力较小时，最好采用内平衡式热力膨胀阀；反之，当蒸发器的阻力较大，一般超过0.03MPa时，应采用外平衡式热力膨胀阀。
二、工业冷水机热力膨胀阀的分类1、内平衡式热力膨胀阀：它主要由阀体、阀座、顶杆、阀针、弹簧、调节杆、感温包、毛细管、膜片等部件组成。
膨胀阀安装在蒸发器的进液管上，感温包敷设在蒸发器回气管的外壁上。
在感温包中，充注有制冷剂的液体或其它感温剂。
通常情况下，感温包中充注的工质与工业冷水机组制冷系统中的制冷剂相同。
内平衡式热力膨胀阀只适用于蒸发器内部阻力较小的场合，广泛应用于小型冷水机和空调机。
对于大型的工业冷水机组及蒸发器阻力较大的场合，由于蒸发器出口处的压力比进口处下降较大，若使用内平衡式热力膨胀阀，将增加阀门的静装配过热度，相应减少了阀门的过热度，导致热力膨胀阀供液不足或根本不能开启，影响蒸发器的工作。
对于蒸发器管路较长，或是多组蒸发器装有分液器时，应采用外平衡式热力膨胀阀。
2、外平衡式热力膨胀阀：它的构造和内平衡式热力膨胀阀基本相似，但是其膜片下方不予供入的液体接触，而是与阀的进、出口处用一隔板隔开，在膜片与隔板之间引出一根平衡管连接到蒸发器的管路上。
此外，两者调节杆的形式也有所不同。
外平衡式热力膨胀阀可以改善蒸发器的工作条件，但结构比较复杂，安装与调试比较复杂，因此，只有在冷水机蒸发器的压力损失较大时才采用外平衡式热力膨胀阀。
三、工业冷水机热力膨胀阀安装注意事项给工业冷水机安装热力膨胀阀时，选用的膨胀阀的制冷量应大于蒸发器的制冷量，安装前应检查热力膨胀阀是否完好。
在氟利昂工业冷水机制冷系统中，热力膨胀阀安装在蒸发器入口处的供液管路上。
热力膨胀阀应靠近蒸发器安装，阀体应处置安装，不能倾斜或颠倒安装。
感温包应装设在蒸发器出口处的吸气管路上，要远离压缩机吸气口1.5m以上。
空调4大件：膨胀阀的原理、结构、调整、故障
空调4大件：膨胀阀的原理、结构、调整、故障热力膨胀阀1、热力膨胀阀的原理结构：热力膨胀阀能控制液态制冷剂从冷凝器注入蒸发器。
膨胀阀能让蒸发器出口处的过热度保持在一定水平，防止液态制冷剂离开蒸发器进入压缩机。
一旦液态制冷剂进入压缩机，便会发生液击。
必须防止这种状况发生，以免压缩机损坏。
Pb-感温包压力Pe-蒸发压力Ps-弹簧压力Pb = Ps+Pe, 膜片不移动。
当感温包压力上升，导致Pb > Ps+Pe 时，膜片向下移动，阀门打开，更多制冷剂流入蒸发器。
当感温包压力下降，导致Pb < Ps+Pe 时，膜片向上移动，阀门关闭，流入蒸发器的制冷剂减少。
2、热力膨胀阀的调整调整原则：（1）调节时候不可采取大起大落的方式；（2）散型齿轮式是用一个小齿轮带动一个大齿轮，调节的圈数比较多，一般可以调2-4圈（一般外调节杆转动4圈，内散型齿轮才转一圈）（3）压杆式可调圈数比较少，每次按照二分之一，三分之一，四分之一试着调整。
（4）没调动膨胀阀一次，一般需要15-30分钟时间；调整注意项：膨胀阀调试必须仔细耐心地进行，调节压力必须经过蒸发器与库温产生热交换沸腾（蒸发）后再通过管路进入压缩机吸气腔反映到压力表上的，需要一个时间过程。
每调动膨胀阀一次，一般需10~15分钟的时间后才能将膨胀阀的调节压力稳定在吸气压力表上，调节不能操之过急。
压缩机的吸气压力是膨胀阀调节压力的主要依据参数。
具体操作：（1）如果膨胀阀阀体出口侧以及下部呈现45度斜状结霜，入口侧不应结霜，表明调整准确合适。
（2）如果调大时结霜形状没有变化，则可能膨胀阀节流孔被部分堵塞，必须清洗。
清洗时不能有任何水分，否则可能造成冰堵。
（3）如果膨胀阀只有出口侧结霜，表明流量过大，应调小，也就是说要往放松弹簧的逆时针方向调整。
（4）如果膨胀阀阀体全部结霜，表明流量过小，应调大，也就是说要往压紧弹簧的顺时针方向调整。
（5）如果膨胀阀阀体只有入口侧结霜，表明阀体入口处过滤网部分被堵塞应清洗。
汽车空调膨胀阀工作原理.docx
•另外，还应根据蒸发器的压力损失来选用膨胀阀。当蒸发器压力损失较小 时.宜选用内平衡式膨胀阀；当蒸发器压力损失较大时.宜选用外平衡式 膨胀阀。汽车空调蒸发器内部阻力损失较大一般应选用外平衡式热力膨 胀阀 因为内平衡式膨胀阀膜片下方的压力取自阀出口，当蒸发器压力降 过大时.会使动力头感受的过热度减小，使阀开度不足，而外平衡膨胀阀 膜片下方的压力取自蒸发器出口.避免了蒸发器压力降对阀开度的影响， 竟服了内平衡阀的缺点。
造成膨胀阀容量不足的原因，一个可能是静止过热度设直不当，膨胀 匸阀出口压力设定值过小（对应措施：増加膨胀阀出口压力设定值）；
另一个可能是膨胀阀动力头充注性能不当，其静止过热度特性曲线斜 率过小（对应措施：改变动力头充注性能，提高静止过热度特性曲线 斜率。
型内平衡热力膨胀阀的结构
:饱和退座）上升时.其饱和蒸气压力也跟君上升.传到动力头中使腔片上方葩压力増加・这时.w整动阀芯会向下运动.使阀开度这样进入蒸发从而使蒸发器制 一杰世力坦加.这样进入车令气的制冷能力也而使车来的舒 适状态二反之•如器热负下大雨从而使温度下反一之蒸发器出口过热度下降.其饱传时，阀芯会向上运动.使少・也使热力发器出度来调节进入变化的
丄续）
汽奎空调热力膨胀阀的工作原理（缮）
在汽车空谟系压气体经冷激器冷凝后变成中温高压有一定过冷度的饱和液体经膨胀 阎：流降压后.其压力有很大的下强・变成容易莖发的低温低压不饱和液体.即气液两相状态制 伙态制冷剂进入蕪发耕后怦左蒸发需内逐渐气化蒸发：到蒸发瞬出口时•一般情况下变KW-定过热度的制冷剂过热观气 由干膨胀阀感温机构绘紧贴在裁发器出口您上的（或与蒸 发训出口直接相连）.当蒸发器热负荷增加时（例如外界溫度上升使车师内温度上升.若迸入g岌器的制冷剂流虽不变的话.蒸发器岀口制冷剂的过热沙必会曆也芒包外空血所感应的 层屋初上升.从而使感温机构内充注工质启反也上升 一般充汪工质也是制冷刊•而且动力头和 肆包及毛细管所组成的空腔内的的制冷剂一般是一种饱和枣气 当感混包内充注工质的吕度
双向热力膨胀阀PPT
密封材料
密封材料是双向热力膨胀阀的重 要部件之一，通常由橡胶或聚四
氟乙烯等材料制成。
密封材料的作用是防止制冷剂泄 漏，保证双向热力膨胀阀的正常
运行。
密封材料的性能和质量对双向热 力膨胀阀的可靠性和寿命有很大
的影响。
03 双向热力膨胀阀的工作流 程
制冷模式
01
制冷剂从高压侧流向低压侧，通 过热力膨胀阀的节流作用，将制 冷剂降温并减压。
在自动模式下，双向热力膨胀阀能够根据室内温度的变化， 自动切换制冷或制热模式，以保持室内温度恒定。
04 双向热力膨胀阀的故障诊 断与排除
常见故障及原因分析
开启压力异常
由于弹簧失效或调整不 当，导致开启压力不准
确。
关闭不严
由于阀芯或阀座磨损， 导致关闭时出现泄漏。
流量调节失灵
由于阀芯卡滞或弹簧失 效，导致流量无法正常
调节。
温度失控
由于感温包安装不当或 内部填充物泄露，导致
温度控制不准确。
故障排除方法
01
02
03
04
开启压力异常
检查并更换弹簧，重新调整开 启压力。
关闭不严
更换磨损的阀芯或阀座，确保 密封性。
流量调节失灵
清洗阀芯，更换失效的弹簧， 确保调节功能正常。
温度失控
检查感温包安装情况，重新填 充内部填充物，确保温度控制
双向热力膨胀阀能够根据 温度和压力的变化精确调 节制冷剂的流量，从而实 现对温度的精确控制。
节能环保
通过合理调节制冷剂的流 量，双向热力膨胀阀可以 有效地降低能耗，符合节 能环保的要求。
可靠性高
双向热力膨胀阀结构简单、 工作稳定，能够保证系统 的长期稳定运行。