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熱力膨脹閥廣泛應(yīng)用于空調(diào)冷水機組。它既可控制蒸發(fā)器供液量，又可節(jié)流飽和液態(tài)制冷劑。根據(jù)熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)上的不同，分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。考慮到制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器產(chǎn)生一定的壓力損失，為降低開啟過熱度，提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率，一般自膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口，制冷劑的壓力降所對應(yīng)的蒸發(fā)溫度降超過2~3℃，應(yīng)選用外平衡式熱力膨脹閥。
外平衡式熱力膨脹閥的工作原理是建立在力平衡的基礎(chǔ)上。工作時，彈性金屬膜片上部受感溫包內(nèi)工質(zhì)的壓力P3作用，下面受蒸發(fā)器出口壓力P1與彈簧力P2的作用。膜片在三個力的作用下，向上或向下鼓起,從而使閥孔關(guān)下或開大，用以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。當(dāng)進(jìn)入蒸發(fā)器的液量小于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時，則蒸發(fā)器出口蒸氣的過熱度增大，膜片上方的壓力大于下方的壓力，這樣就迫使膜片向下鼓出，通過頂桿壓縮彈簧，并把閥針頂開，使閥孔開大，則供液量增大。反之當(dāng)供液量大于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時，則出口處蒸氣的過熱度減小，感溫系統(tǒng)中的壓力降低，膜片上方的作用力小于下方的作用力時，使膜片向上鼓出，彈簧伸長，頂桿上移并使閥孔關(guān)小，對蒸發(fā)器的供液量也就隨之減少。熱力膨脹閥的過熱度由開啟過熱度和有效過熱度組成，開啟過熱度與彈簧的預(yù)緊力有關(guān)，有效過熱度與彈簧的強度及閥針的行程有關(guān)。膨脹閥的彈簧是按標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計的，機組在標(biāo)準(zhǔn)工況下，機組滿負(fù)荷或變負(fù)荷運行均維持較高的COP值。但在大壓差工況下，蒸發(fā)壓力降低，蒸發(fā)器負(fù)荷需求的液量減少，但實際情況相反，在吸氣過熱度不變的情況下，由于蒸發(fā)壓力降低，蒸發(fā)器出口壓力P1相應(yīng)降低，膜片上下的壓差變大，使主閥開度增大，供液量增加；但在小壓差工況下，蒸發(fā)壓力上升，蒸發(fā)器負(fù)荷需求的液量增多，但實際情況是在吸氣過熱度不變的情況下，由于蒸發(fā)壓力上升，蒸發(fā)器出口壓力P1相應(yīng)提高，膜片上下的壓差變小，使主閥開度減小，供液量減少；在變負(fù)荷下亦如此。因此熱力膨脹閥在變工況下供液量的調(diào)節(jié)方面需進(jìn)一步改進(jìn)。