制冷机组常见的节流装置工作原理与选择

空调制冷系统中，节流装置作为压缩式制冷循环不可或缺的四大基本部件之一，承担着至关重要的任务。其主要作用是对从冷凝器中出来的高压液体制冷剂进行节流降压，使之成为蒸发压力下的低压液体，同时根据系统负荷的变化，调整进入蒸发器的制冷剂液体数量。这一过程对于确保制冷系统的高效运行至关重要。接下来，我们将详细介绍几种常见的节流装置及其工作原理与特点。

一、节流原理

节流装置的工作原理基于流体力学中的节流效应。当制冷剂流体通过一个小孔时，其静压力转化为动压力，流速急剧增加，形成湍流流动。随着流体的剧烈扰动，摩擦阻力增加，导致静压显著下降，从而实现了降压的目的。此外，节流过程中的压力损失与流体流量密切相关，通过调节小孔的尺寸或开启度，可以有效地控制制冷剂的流量。

二、常见节流装置

1. 毛细管

毛细管是一种极其简单的节流装置，通常由内径为0.4~2.0mm的细长铜管构成。其结构简单、成本低廉、维护方便，广泛应用于家用空调、冰箱等小型制冷装置中。毛细管通过其固定的内径和长度来确定节流效果，一旦尺寸确定，就无法根据负荷变化进行调节，因此，对于负荷变化较大的系统，毛细管可能不是最佳选择。

2. 节流短管

节流短管由一段直径较小的管道和两个连接头组成，其工作原理与毛细管类似，但管径相对较大而长度较短。这种设计使得节流短管在提供足够压力降的同时，具有更好的流量调节能力。节流短管结构简单、制造方便，价格低廉，适用于小型制冷系统，如汽车空调等。

3. 热力膨胀阀

热力膨胀阀是一种自动调节装置，通过感温包感知蒸发器出口的过热度变化，自动调整阀门的开启度，从而实现对制冷剂流量的精确控制。当蒸发器出口的过热度增大时，感温包内的工质温度升高，膜片上方压力增大，推动阀杆向下移动，使阀门开度增大，流量增加；反之，阀门开度减小，流量减少。

热力膨胀阀的特点：

• 自动调节：热力膨胀阀能够根据系统负荷的变化自动调整制冷剂流量，保持蒸发器出口的过热度稳定。

• 适应性强：适用于多种制冷剂和不同的系统配置，特别是在负荷变化较大的场合。

分类：

• 内平衡式：感温包采集蒸发器入口的蒸发压力，适用于蒸发器内流动压损较小的系统。

• 外平衡式：感温包采集蒸发器出口的蒸发压力，适用于蒸发器内流动压损较大的系统，以提高调节精度。

4. 电子膨胀阀

电子膨胀阀利用步进电机驱动阀针旋转来控制阀门的开度，从而调节制冷剂流量。与热力膨胀阀相比，电子膨胀阀具有更高的响应速度和更广泛的调节范围，能够根据系统的多种参数进行动态调整，尤其适用于变频空调等智能控制系统。电子膨胀阀的高精度控制有助于提高系统的能效比和制冷效果，适用于多种制冷剂和不同类型的制冷系统，特别是对能效和稳定性要求较高的场合。

电子膨胀阀的特点：

• 高精度控制通过电子控制器和传感器，电子膨胀阀能够实现对制冷剂流量的精确控制，确保系统在各种工况下都能保持最佳性能。

• 快速响应：电子膨胀阀的响应速度远高于热力膨胀阀，能够在短时间内完成流量调节，适用于快速变化的负荷条件。

• 结合变频技术和智能控制系统，电子膨胀阀能够实现更复杂的控制策略，如过热度控制、温度控制和压力控制等。

5. 节流孔板

节流孔板是一种结构简单的节流装置，主要由一个圆形金属板和多个均匀分布的小孔组成。其工作原理是通过小孔使高压液体制冷剂流速急剧增加，压力迅速下降，从而实现节流降压。节流孔板具有制造方便、成本低廉、流量控制能力强等优点，适用于大型制冷系统，如离心式冷水机组，能够处理大量制冷剂流量。

然而，节流孔板属于定截面的节流孔口，无法根据负荷变化自动调整流量，因此在负荷变化较大的系统中，通常需要与热力膨胀阀或电子膨胀阀配合使用。此外，节流孔板的小孔容易被杂质堵塞，需要定期清洗和维护。通过精心设计小孔的尺寸和布局，可以实现对制冷剂流量的有效控制，提高系统的稳定性和可靠性。

6. 浮球阀

浮球阀主要用于具有自由液面的蒸发器，通过浮球随液位的变化而上下移动，带动阀门开启或关闭，实现对制冷剂流量的调节。同时，浮球阀还具备控制液位的功能，确保蒸发器内始终维持一定的液量。尽管浮球阀结构简单，但在液位波动较大的情况下，浮球对阀芯的冲击可能导致损坏，因此在现代系统中已逐渐被其他类型的节流装置取代。

7. 手动调节阀

手动调节阀是最传统的节流装置之一，完全依赖手动操作来调节阀门开度。虽然其控制精度较低，但在某些工业应用中，如氟利昂制冷剂的冷水机组，手动调节阀常作为备用阀安装在旁通管路上，以备自动节流装置维修时使用。

PS： 选择合适的节流装置时，须考虑其与整个制冷系统的匹配性。 例如，中下小型制冷机组对于负荷变化较大的系统，推荐使用热力膨胀阀或电子膨胀阀，它们能够根据系统负荷的变化自动调整制冷剂流量，保持系统的稳定运行。 而对于小型固定负荷的系统，如家用空调和冰箱，毛细管因其结构简单、成本低廉而更为适用。

另外，不同类型的节流装置在维护和可靠性方面存在差异。毛细管和节流短管由于结构简单，故障率较低，但一旦堵塞或损坏，更换较为麻烦。而热力膨胀阀和电子膨胀阀虽然结构复杂，但可以通过定期维护和检查来延长使用寿命。浮球阀和手动调节阀则需要更多的日常维护，而节流孔板属于定截面的节流孔口，无法根据负荷变化自动调整流量，因此在负荷变化较大的系统中，通常需要与热力膨胀阀或电子膨胀阀配合使用，以确保其正常工作。