第七节
制冷装置的自动化元件
11-7 自动化元件 -热力膨胀阀
?制冷装置所采用的节流元件有：
? 毛细管
? 手动膨胀阀
? 各种形式的自动膨胀阀
? 最常见的是热力膨胀阀
? 热力膨胀阀在节流降压的同时，还能根据蒸发器出
口处制冷剂过热度大小自动调节供液量，使制冷剂
到蒸发器出口时能全部气化并维持一定过热度，既
避免过量供液，又能保证蒸发器的传热面积得到充
分利用
11-7-1 内平衡式热力膨胀阀
? 主要组成,
? 热力头
? 感温包 10、毛细管 9和
动力头 (膜片 1或波纹管 )
? 温包用黄铜 (导热好 )
? 毛细管外径 2～ 3mm
? 节流元件
? 由阀芯 4、阀座 3和顶
杆 2组成
? 过热度调整机构
? 阀体
11-7-1 热力膨胀阀工作原理
? 温包装在蒸发器出口 F处，感受 t1,温包内充注一定的感温
介质，温包内压力 p1随 t1变化
? p1通过毛细管传递到阀的膜片上方，力图使阀打开,膜片下
方作用 p0和弹簧张力 ps,力图使阀关闭,膜片所受力的平衡
条件为 pl＝ p0十 ps
? p1反映 t1,如果不考虑蒸发器压降，也就反映了过热度
11-7-1-2外平衡式热力膨胀阀 (1)
? 上面忽略了蒸发管的 ?p,如蒸
发器压力损失为 ?p0,则膜片
力平衡关系为,
p1=p0’+ ?p0+ps
p1-p0’ = ps+ ?p0
? 即阀控制的出口过热度 (t1-t0’)
大于由 ps设定的过热度
? 过热度提高意味着蒸发器出口
过热段长,蒸发器传热面积没有
充分利用,Q0下降,t0降低，经
济性差
11-7-1-2 外平衡式热力膨胀阀 (2)
? 为了消除这种影响，用
外平衡式结构
? 在膜片下部分隔出一个平
衡压力腔
? 在顶杆穿过分隔部分处设
填料，将节流后的制冷剂
与波纹管 (或膜片 )下部隔
断
? 用外平衡管把蒸发器出口
的压力直接引人膜片下部
11-7-1-2外平衡式热力膨胀阀 (3)
? 这样，阀开启稳定时 p1-p0’ = ps+ ?p0 。 即蒸发器出口过热度 (t1-t0;)
直接由 ps所确定
? 当蒸发器的流阻较大，压降 ?p0所对应的制冷剂饱和温度降超过
1℃ (R22) 时，应选用外平衡式热力膨胀阀,如表 11-11所示
? 同样大小的蒸发器用于高温库时选用内平衡式膨胀阀，用于低温库则
可能需选用外平衡式 (t0低时，同样压降导致的冷剂饱和温度降低值较
大 )
11-7-3 压力继电器
? 用压力作为控制信号的电开关
? 根据所感受的压力信号不同，压力继电器有,
? 高压继电器
? 在压缩机排出压力过高时，自动断开，停止压缩机工作，仅
起高压保护作用
? 低压继电器
? 在吸人压力降低到调定下限时断电停车
? 当吸气压力回升至调定上限时又使压缩机通电
? 不仅防止吸气压力过低，而且自动控制压缩机启停
? 有的高压和低压继电器组装在一起，构成组合式高低
压继电器 pressure relay.avi
11-7-4 温度继电器
? 用温度作为控制信号
? 控制供液电磁阀通断
? 也有直接控制压缩机起停
? 当一机多库时，各库温度
继电器可并联控制压缩机
? 与压力继电器不同之处：
? 压力信号由温度感受元件
来产生
? RT型温度继电器结构如
图所示
? 三个电触点,1动 2静
11-7-5 压差继电器
?图示为 JC3.5型压差继电器,工作原理如下：
? 当压差大于调定值时，杠杆 19处于图示位置，压差开关 4的 K点与 DZ
点接通，使以下两条电路成为通路，一路电流由压缩机电路的及点、
口点经接触线圈 18后，由凸点，接线柱 X,延时开关的触头 9和接线
柱 XS回到压缩机电路的 Ⅳ 点，所以接触器线圈有电，触头 16闭合，
压缩机正常运转；另一路
?以压力差作为控
制信号的电开关
?压缩机油泵排、
吸压差低于某值
时，自动切断压
缩机电路，实现
保护性停车
11-7-6 电磁阀 (1)
? 用电磁力启闭的阀门
? 由温度继电器控制
? 据工作原理不同，有,
? 直接作用式电磁阀
? 电磁线圈 1通电，产生磁场
? 芯铁 3被吸起
? 提起阀盘 5将阀打开
? 电磁线圈断电
? 铁芯在自重和弹簧作用下下落，将阀关闭
? 电磁阀结构简单
? 阀的启阀力小，只用于接管直径不大于 10～ 12mm的场合
? 2．间接作用式电磁阀
11-7-6 电磁阀 (2)
? 2．间接作用式电磁阀
? 间接作用式电磁阀,主
阀为膜片阀,中央开有
辅阀孔 6,边上开有小平
衡孔
? 辅阀盘装在芯铁 3上随
芯铁起落
? 当电磁线圈通电时,芯
铁吸起，辅阀打开膜
片上通排出,压力迅速
下降,膜片在上下方压
差的作用下被顶起，
主阀孔随之打开
11-7-6 电磁阀 (3)
? 当电磁线圈断电时
? 铁芯下落，辅阀关闭,膜片上压力因平衡小孔的沟通又逐渐升高到阀
进口端的压力,而将膜片压下，关闭主阀孔,由于膜片上部的承压面积
大于其下部，主阀即被严密关闭
? 只有在其进出口间具有一定的压差时，阀才能开启
? 间接作用式电磁阀启闭动作虽不如直接作用式灵敏,但启闭较平稳，
冲击力小，启阀力较大，适用于大口径场合
? 电磁阀必须直立安装在水平管路上
? 并防止水滴落到线圈上
? 冷剂流向必须与阀体箭头一致
? 在选用或更换电磁阀时，应注意其型号、阀门口径、适用介质、
适用温度、允许工作压力和适用电制等
11-7-7 蒸发压力调节阀 (1)
? 背压阀
? 装在蒸发器出口管路上，以阀前的蒸发压力为信号，
自动地调节开度，能将蒸发压力大致地保持在所要求
的数值
? 船舶伙食冷库是多库一机
? 如果不设该阀，高温库的蒸发压力可能太低,使高库
温不均匀，靠近蒸发器的莱、果等容易冻坏,使蒸发
器结霜严重，增加食品干耗,而低温库不易达到足够
低的 p0和 t0,库温难以下降,
11-7-7 蒸发压力调节阀 (2)
? 低温库蒸发器出口必须设单向阀
? 当高温库热负荷较大时，压缩机吸
人压力较高
? 高温库冷剂蒸气可能进入低温库蒸
发器而冷凝放热,不仅妨碍低温库库
温的保持,而且在高温库电磁阀关闭
后，压缩机可能吸人液态制冷剂,
? 直接作用式蒸发压力调节阀如图
? 冷剂蒸气从阀进口进人
? 克服弹簧 4张力，开大阀口
? 当 p0升高时则阀口开大,G增大
? 当 p0下降时则阀口关小。使 p0恒定
11-7-8 冷却水量调节阀
? 当冷却水温度较低时，应
调低冷却水量 (防止 pk过低，
导致膨胀阀流量不足 )
? 装设在冷凝器的进水管上
? 依冷凝压力的变化自动地
调节冷却水流量
? 使冷凝压力保持在调定的
范围
? 图示为直接作用式冷却水
量调节阀
? 转动六角螺帽，调节弹簧
张力，可调整冷凝压力
制冷装置的自动化元件
11-7 自动化元件 -热力膨胀阀
?制冷装置所采用的节流元件有：
? 毛细管
? 手动膨胀阀
? 各种形式的自动膨胀阀
? 最常见的是热力膨胀阀
? 热力膨胀阀在节流降压的同时，还能根据蒸发器出
口处制冷剂过热度大小自动调节供液量，使制冷剂
到蒸发器出口时能全部气化并维持一定过热度，既
避免过量供液，又能保证蒸发器的传热面积得到充
分利用
11-7-1 内平衡式热力膨胀阀
? 主要组成,
? 热力头
? 感温包 10、毛细管 9和
动力头 (膜片 1或波纹管 )
? 温包用黄铜 (导热好 )
? 毛细管外径 2～ 3mm
? 节流元件
? 由阀芯 4、阀座 3和顶
杆 2组成
? 过热度调整机构
? 阀体
11-7-1 热力膨胀阀工作原理
? 温包装在蒸发器出口 F处，感受 t1,温包内充注一定的感温
介质，温包内压力 p1随 t1变化
? p1通过毛细管传递到阀的膜片上方，力图使阀打开,膜片下
方作用 p0和弹簧张力 ps,力图使阀关闭,膜片所受力的平衡
条件为 pl＝ p0十 ps
? p1反映 t1,如果不考虑蒸发器压降，也就反映了过热度
11-7-1-2外平衡式热力膨胀阀 (1)
? 上面忽略了蒸发管的 ?p,如蒸
发器压力损失为 ?p0,则膜片
力平衡关系为,
p1=p0’+ ?p0+ps
p1-p0’ = ps+ ?p0
? 即阀控制的出口过热度 (t1-t0’)
大于由 ps设定的过热度
? 过热度提高意味着蒸发器出口
过热段长,蒸发器传热面积没有
充分利用,Q0下降,t0降低，经
济性差
11-7-1-2 外平衡式热力膨胀阀 (2)
? 为了消除这种影响，用
外平衡式结构
? 在膜片下部分隔出一个平
衡压力腔
? 在顶杆穿过分隔部分处设
填料，将节流后的制冷剂
与波纹管 (或膜片 )下部隔
断
? 用外平衡管把蒸发器出口
的压力直接引人膜片下部
11-7-1-2外平衡式热力膨胀阀 (3)
? 这样，阀开启稳定时 p1-p0’ = ps+ ?p0 。 即蒸发器出口过热度 (t1-t0;)
直接由 ps所确定
? 当蒸发器的流阻较大，压降 ?p0所对应的制冷剂饱和温度降超过
1℃ (R22) 时，应选用外平衡式热力膨胀阀,如表 11-11所示
? 同样大小的蒸发器用于高温库时选用内平衡式膨胀阀，用于低温库则
可能需选用外平衡式 (t0低时，同样压降导致的冷剂饱和温度降低值较
大 )
11-7-3 压力继电器
? 用压力作为控制信号的电开关
? 根据所感受的压力信号不同，压力继电器有,
? 高压继电器
? 在压缩机排出压力过高时，自动断开，停止压缩机工作，仅
起高压保护作用
? 低压继电器
? 在吸人压力降低到调定下限时断电停车
? 当吸气压力回升至调定上限时又使压缩机通电
? 不仅防止吸气压力过低，而且自动控制压缩机启停
? 有的高压和低压继电器组装在一起，构成组合式高低
压继电器 pressure relay.avi
11-7-4 温度继电器
? 用温度作为控制信号
? 控制供液电磁阀通断
? 也有直接控制压缩机起停
? 当一机多库时，各库温度
继电器可并联控制压缩机
? 与压力继电器不同之处：
? 压力信号由温度感受元件
来产生
? RT型温度继电器结构如
图所示
? 三个电触点,1动 2静
11-7-5 压差继电器
?图示为 JC3.5型压差继电器,工作原理如下：
? 当压差大于调定值时，杠杆 19处于图示位置，压差开关 4的 K点与 DZ
点接通，使以下两条电路成为通路，一路电流由压缩机电路的及点、
口点经接触线圈 18后，由凸点，接线柱 X,延时开关的触头 9和接线
柱 XS回到压缩机电路的 Ⅳ 点，所以接触器线圈有电，触头 16闭合，
压缩机正常运转；另一路
?以压力差作为控
制信号的电开关
?压缩机油泵排、
吸压差低于某值
时，自动切断压
缩机电路，实现
保护性停车
11-7-6 电磁阀 (1)
? 用电磁力启闭的阀门
? 由温度继电器控制
? 据工作原理不同，有,
? 直接作用式电磁阀
? 电磁线圈 1通电，产生磁场
? 芯铁 3被吸起
? 提起阀盘 5将阀打开
? 电磁线圈断电
? 铁芯在自重和弹簧作用下下落，将阀关闭
? 电磁阀结构简单
? 阀的启阀力小，只用于接管直径不大于 10～ 12mm的场合
? 2．间接作用式电磁阀
11-7-6 电磁阀 (2)
? 2．间接作用式电磁阀
? 间接作用式电磁阀,主
阀为膜片阀,中央开有
辅阀孔 6,边上开有小平
衡孔
? 辅阀盘装在芯铁 3上随
芯铁起落
? 当电磁线圈通电时,芯
铁吸起，辅阀打开膜
片上通排出,压力迅速
下降,膜片在上下方压
差的作用下被顶起，
主阀孔随之打开
11-7-6 电磁阀 (3)
? 当电磁线圈断电时
? 铁芯下落，辅阀关闭,膜片上压力因平衡小孔的沟通又逐渐升高到阀
进口端的压力,而将膜片压下，关闭主阀孔,由于膜片上部的承压面积
大于其下部，主阀即被严密关闭
? 只有在其进出口间具有一定的压差时，阀才能开启
? 间接作用式电磁阀启闭动作虽不如直接作用式灵敏,但启闭较平稳，
冲击力小，启阀力较大，适用于大口径场合
? 电磁阀必须直立安装在水平管路上
? 并防止水滴落到线圈上
? 冷剂流向必须与阀体箭头一致
? 在选用或更换电磁阀时，应注意其型号、阀门口径、适用介质、
适用温度、允许工作压力和适用电制等
11-7-7 蒸发压力调节阀 (1)
? 背压阀
? 装在蒸发器出口管路上，以阀前的蒸发压力为信号，
自动地调节开度，能将蒸发压力大致地保持在所要求
的数值
? 船舶伙食冷库是多库一机
? 如果不设该阀，高温库的蒸发压力可能太低,使高库
温不均匀，靠近蒸发器的莱、果等容易冻坏,使蒸发
器结霜严重，增加食品干耗,而低温库不易达到足够
低的 p0和 t0,库温难以下降,
11-7-7 蒸发压力调节阀 (2)
? 低温库蒸发器出口必须设单向阀
? 当高温库热负荷较大时，压缩机吸
人压力较高
? 高温库冷剂蒸气可能进入低温库蒸
发器而冷凝放热,不仅妨碍低温库库
温的保持,而且在高温库电磁阀关闭
后，压缩机可能吸人液态制冷剂,
? 直接作用式蒸发压力调节阀如图
? 冷剂蒸气从阀进口进人
? 克服弹簧 4张力，开大阀口
? 当 p0升高时则阀口开大,G增大
? 当 p0下降时则阀口关小。使 p0恒定
11-7-8 冷却水量调节阀
? 当冷却水温度较低时，应
调低冷却水量 (防止 pk过低，
导致膨胀阀流量不足 )
? 装设在冷凝器的进水管上
? 依冷凝压力的变化自动地
调节冷却水流量
? 使冷凝压力保持在调定的
范围
? 图示为直接作用式冷却水
量调节阀
? 转动六角螺帽，调节弹簧
张力，可调整冷凝压力
