99%收藏~ 一文彻底搞懂制冷系统节流装置！

节流装置作用：节流、降压

为什么随着压力的下降，液体出现闪发，温度也随着下降：由于节流装置的节流，流量的大为减少导致节流装置出口后的密度是进口前的密度的1/20～1/30，而节流装置出口后的管路又不可能出现真空状态，所以必须由制冷剂流体充满，故液体中的少部分，开始气化，而液体蒸发就要吸热，所以蒸发器周围温度也随之下降。

不同节流装置的能量调节/流量调节的原理、效果也各不相同。

一、节流装置的类型：

常见的节流装置类型：手动节流阀、恒压膨胀阀、浮球阀、孔板、毛细管、电子膨胀阀、热力膨胀阀等。

手动节流阀： 作为节流装置，其出现的历史较早，外形与普通截止阀相似 （参看上图：截止阀阀头为平口，具有通断的功能，只能全开全闭，不允许半开半闭），而手动节流阀与截止阀不同之处在于它的阀头为锥形、针型或V形，而且阀杆采用细牙螺纹。当旋转手轮时，可使阀门的开启度缓慢地增大或减小，以保证良好的调节性能。

手动节流阀开启度的大小，需要频繁地调节，以适应负荷的变化。通常开启度为1/8~1/4圈，一般不超过一圈，开启度过大就起不到节流、膨胀的作用。

手动节流阀用于氨系统比较多，比如:中冷、满液蒸发器、低压循环桶上应用。

氟系统很少用到，由于手动节流阀为定量节流，如果工况发生变化，流量需要改变的时候必须人工干预！对于一个自动控制的系统来说不易采用，即使采用也是作为旁路：检修或应急时使用，并且使用时候必须有人观察该系统的温度与压力的变化，预防供液过大而液击。

恒压膨胀阀： 也叫自动膨胀阀或定压膨胀阀

恒压膨胀阀简单说就是一个膜片式的阀！膜片上为弹簧压力（设定压力）膜片下为蒸发压力!

与普通膨胀阀相比恒压膨胀阀不受压差的影响，恒压膨胀阀是靠弹簧压力来调节蒸发压力：膜片下蒸发压力升高大于弹簧压力，膜片升高，阀开启度关小来降低蒸发压力。

膜片下蒸发压力降低低于弹簧压力，膜片降低，阀开启度开大来升高蒸发压力。

优点：相比与普通热力膨胀阀，恒压膨胀阀有停机后阀门关闭的功能：当系统停机时，蒸发压力慢慢回升，回升高于弹簧压力时膜片上浮将阀门完全关闭。

热力膨胀阀通过感温包来感应温度的变化，然后通过感温包内冲注的流体热胀冷缩来对阀头的膜片进行上升或下降的调节，从而来控制流量的大小。

恒压膨胀阀通过弹簧来调节流量的大小（弹簧调好后就是恒定的，它是定值不能改变，）

恒压膨胀阀适用于工况变化比较小，负荷比较恒定的系统。比如:冰箱、冰柜

与热力膨胀阀一样，也分为内平衡、外平衡；膜片式、波纹管式结构。

浮球阀: 也叫浮球调节阀-用于高压系统：控制冷凝器和储液器的液位时叫浮球调节阀

浮球节流阀-用于低压系统：控制蒸发器或中冷器的液位时叫浮球节流阀

通常应用于氨系统，主要用于自由液面的蒸发器，比如:满液式的蒸发器、低压循环桶，少部分用于氨系统的中冷器！安装于该容器的端面或侧面来控制容器的液位恒定，通过浮球或浮子来控制节流装置的开启 ，根据流通方式分为直通式和非直通式（我国多采用）。

为了保证浮球阀的灵敏可靠，安装时在阀前安装过滤器（或干燥过滤器），以免异物堵塞浮球阀阀口。

与热力膨胀阀一样这种节流阀有故障或检修的时候，所以建议前后加截止阀便于检修，检修时为了系统正常工作还要加旁路手动节流阀，方便与维护或检修。

浮球阀停机时一定要马上把阀前后的截止阀关闭，因为停机后蒸发器的液面会慢慢稳定下降（制冷剂液体停止蒸发，液体内气泡逐渐消失），由于液面的下降浮球阀有可能会打开继续往蒸发器里供液，一直供到蒸发器内液面为浮球阀的控制液面，当再开机时蒸发器里液体沸腾，液面短时超过设定液面，即使浮球阀此时关闭，沸腾的部分液体也会随回气管回到压缩机，造成液击，故而必须谨记。

孔板： 多由2个孔板（类似于平垫）组成，采用2级节流，流体通过1孔时略微闪发，产生气体，体积剧烈膨胀，再通过2孔时，进而达到节流的效果。

通常分为固定流口和可变流口（蝶阀）。

有时与其他节流方式配合使用，应用不多，不细讲。

毛细管

在小型制冷装置用的比较多，因为它结构简单、容易制造、价格低廉。除了系统堵塞毛细管不容易产生其他故障。和其他节流阀一样，节流装置前加干燥过滤器，防止脏堵或冰堵。

毛细管通常一般用内径1-2mm左右的铜管。长度由零点几米到几米都有，越细的毛细管越容易堵塞。1mm以下的毛细管用的时候要更需谨慎，建议采用1～2mm之间的孔径（可通过增加长度来弥补节流不足）。

毛细管靠沿程阻力损失来节流的，管细、长，其阻力就大，节流就狠一点，管前后的压力降就大一点，蒸发温度就低一点；相反管粗、短，阻力就小，节流就轻一点，管前后的压力降就小，蒸发压力就高一点。

通常毛细管和回气管绑在一起，作用是毛细管进口的液体过冷，防止液体闪发，起到真正的节流作用，避免气体进去影响毛细管节流。

毛细管长度需要通过一定的理论计算（参看上图），但由于毛细管圆度如何、内表面光滑程度、进出口口径等诸多因素有关，所以，实际应用时必须经过反复试验来修正，长度差10mm就可能影响蒸发温度几度。

毛细管盘圈直径50mm左右，如果太小，会增加管路的流动阻力，相当于把毛细管加长了，会影响毛细管选型结果，所以盘圈要尽量大一点。

毛细管系统一般情况下高压侧不要设储液器，因为系统充注量比较大，平衡压力比较高，开机容易液机。

对于没有储液器的毛细管系统，充注量对系统匹配来说非常重要：1、如果制冷剂多了，导致冷凝压力升高，冷凝温度升高，与环境温度差变大，冷凝器下部的积液却越来越接近环境温度，故过冷度大了；压力变高导致供液量增大，蒸发冷量变大故过冷度偏小；2、如果缺制冷剂，相当于冷凝面积相对地增大，高压变低，故过冷度偏小；又因压差小，供液量偏少，蒸发面积一定时，过热度大；3、如果毛细管长了，导致冷媒循环量偏小，积液于冷凝器里，冷凝面积减小，高压偏高，液体在冷凝器中可能冷却至接近常温，故过冷偏大；又因节流效果太过，蒸发温度过低，过热度偏大；4、如果毛细管短了，高低压都偏高，循环量增大，流速快，冷凝器内积液少，过冷度小；供液偏多，蒸发不完全，过热度小。

注意：由于毛细管系统制冷剂的量不是很多！冷凝器出液口到毛细管之间的管路要注意液封。

冷凝器供液管直接挑上去通过毛细管进去蒸发器！液体的充注量比较多，把下面的供液管充满以后液体才进去毛细管！刚开机的几分钟，毛细管还没形成液封，没有起到节流作用，因为节流只对有相变的流体有效果，对与纯液体或纯气体可能起不到节流作用。所以一开机时毛细管相当于常开的，是通管，这时候系统的高压和低压建立不起来压差，压缩机相当于空载运行好久，一点一点积累制冷剂，才能把毛细管形成液封，才能建立起来压差

小型系统的制冷剂充注量有可能就相差几克。充多了，制冷剂会存放在冷凝器还会影响冷凝器的传热面积，使系统的高压偏高；充少了，蒸发压力偏低，供液量不足，制冷量小，过热度加大。即使蒸发温度降低，但是由于制冷量变小，对蒸发器系统来说，所在环境温度不一定低（供小于求），所以降温速度不一定快。

电子膨胀阀： 作为节流装置直至最近的三、四十年才出现，发展很快。大有取代热力膨胀阀的趋势。

电子膨胀阀原理：通过检测机构检测系统的温度和压力，然后将检测结果发送给控制机构，控制机构通过换算将命令传送给执行机构从而控制阀的开度。

检测机构：通常为温度变送器和压力变送器。

控制机构：主要为PLC控制器通过温度和压力的换算来控制开度大小。

执行机构：类似电磁阀一般可以一定开度开关的电动阀门。

电子膨胀阀分为3种：电磁式、电动式、热动式电子膨胀阀。

电子膨胀阀相较于热力膨胀阀特点：

1. 相对于热力膨胀阀感温包需要10～20多分钟将信号传递到阀头的滞后性（蒸发温度越低，越明显），电子膨胀阀感应到压力变化后电信号迅速传递到执行机构（几秒钟即可），非常及时，不滞后。

2. 另外由于热力膨胀阀靠感温包内工质体积膨胀推动阀头内阀芯移动，故反应滞后，在系统负荷大幅度变化，产生震荡时，影响过热度及时跟进（特殊情况产生负过热度而造成回气带液形成潮车）。

3. 2.过热度控制精度高，可精确到1～2℃（即波动幅度很小）。

4. 3.控制范围广，适应于大部分制冷剂（特殊阀体可用于氨系统）。

5. 4.部分电子膨胀阀具备MOP功能，即负荷过大工况下，可减小阀开度，减小压缩机负荷（大于热力膨胀阀MOP控制范围）避免压缩机过热保护甚至烧毁。

6. 5.电子膨胀阀开度基本不受冷凝压力范围影响，反而可以影响冷凝压力，如：通过减小开度从而降低冷凝压力，避免高压报警。

7. 6.对电子膨胀阀前制冷剂过冷度变化有一定补偿作用。如：制冷剂过冷度大时，制冷剂密度偏大，节流后湿蒸汽的液体含量增多，单位体积制冷剂制冷量变大，压缩机吸气量变大，循环量总体变大，冷凝器冷凝负荷变大，从而使冷凝后液体过冷慢慢减小。

8. 7.过热度可以在保证不回液的情况下做的很小，控制范围可到1℃。

9. PS：过热相当于有一部分制冷剂不产生制冷量，但为了保护压缩机安全运行，回气必须有一定过热度。
8.电子膨胀阀只需修改程序的命令语言即可修改其开度，可实现远程调节。

10. 9.热力膨胀阀在工况变化剧烈时感温包反应不及时，电子膨胀阀由于变化快，可以随时修正，从而大大避免压缩机吸气带液。

11. 10电子膨胀阀过热度通常为3～10℃，但可通过修改程序将过热度区间范围扩大到1～20度，而热力膨胀阀出厂设置默认为5℃或6℃或8℃，无法现场修改。

12. 电子膨胀阀动作快（全开到全关只需几秒），而热力膨胀阀需要10～20min。

13. 到最小25%的最小开度，电子膨胀阀无需另外设置电磁阀从而减小系统阀体数量。

14. 13.电子膨胀阀应用广泛，如：排气温度过高时，可将电子膨胀阀的感应装置发在压缩机的排气口，从而加大电子膨胀阀开度。

15. 14.相对于热力膨胀阀，电子膨胀阀系统操作运行简便，再开机之前先行启动电子膨胀阀平衡系统高低压，从而压缩机吸排气压差小，启动负荷减小。

16. 15.电子膨胀阀由于阀体温度低，影响线圈工作（线圈在常温下高效运行），所以电子膨胀阀线圈不能包保温（尤其是步径电机式和脉冲式）。

17. 16.由于电子膨胀阀有全关功能，系统很可能靠它隔断高低压，所以进口前通常设置100目的过滤网，防止异物将阀头搁置，造成关闭不严。

18. 17.电子膨胀阀正在工作时，如果突然断电或人为拔掉线圈，与电磁阀一样，电子膨胀阀依旧可以工作，但只能维持停电前开度（不建议人为拔线圈，折寿）。

19. 18.电子膨胀阀在使用过程中故障率较低，且大多数为线圈问题，但也不排除阀体进出口有污物影响正常工作。

20. 19.电子膨胀阀要时常检查传感器和控制机构（如：温度传感器和压力传感器），从而避免感应失真，造成阀工作失灵。

21. 20.电子膨胀阀焊接时一定要包湿布，阀体温度不得超过120℃，有必要时需将线圈等拆出后焊接。

分类：

1.电磁式（脉冲式）电子膨胀阀

脉冲式电子膨胀阀线圈使用寿命一般大于电磁阀，可达十万次开启，脉冲式电子膨胀阀可在低温工况（-100℃甚至更低）使用，而步进式电子膨胀阀只能用于高于-40℃工况。

2.电动式（步进电机式）电子膨胀阀

原理：两项或四项永磁电机使线圈得电转子转动带动定子的转动从而实现阀的启闭。

分为两种：直动式电子膨胀阀和减速型电子膨胀阀

直动式：转子直接驱动阀杆，转动力矩大，开启度不易控制，可用于小型系统。

减速型电子膨胀阀：带减速机的电子膨胀阀（大齿轮带小齿轮），放缓定子升降速率，可用于大型系统。

由于结构限制，反应略慢于脉冲式电子膨胀阀，流体在阀内通过控制阀杆的缓慢升降连续供液，流动平稳，断电时开度不变，但系统高低压依旧存在，所以此类型阀突然断电时，启动压缩机有一定液击危险，故通常这种阀都内置电池，以便突然断电时能将其关闭。

不同于脉冲式可以实现正反向互换，进出口可互换。

3.热动式电子膨胀阀（国内运用很少）

原理：仅通过蒸发器进出口温度差值来改变电子膨胀阀开度大小。

只是Danfoss和日本部分品牌有类似产品。

电子膨胀阀选型经验：

实际负荷和阀体最大负荷比例40%-68%比较合适。

这张图是一个脉冲式的Danfoss的AKV的电子膨胀阀选型的计算结果，工况是±35℃，过热、过冷都是5℃，制冷量假设5kw，希望得到的制冷量是5kw。所有Danfoss与它相近的电子膨胀阀参数都可以看下。

耗冷量是5kw，再看最大制冷量满足5kw这个区间，从AKV10-4一直到AKV15-2都满足5kw.从最大量5kw到最小量5kw这个区间，只要含5kw这区间阀都具备（选型条件），但在选型时通常不会有这么宽范围，具体选型下面是我的经验。

实际负荷到阀体负荷的最大比例，从AKV10-4的负荷是94%，再往下，AKV10-5是68%，AKV10-6是40%等等。选型时除了考虑制冷量也考虑质量流量，因为5kw时的理论质量流量是114.3kg/h，而在满足需求的几种电子膨胀阀的质量流量（换算出来），质量流量只有AKV10-5和AKV10-6的质量流量是74.9 kg/h和133.5 kg/h这两个数值和理论值比较接近。也就是说选型时尽量选择和理论结果比较接近的，AKV10-5、AKV10-6的阀。也就是说它的负荷在满负荷的时候，蒸发器的负荷是阀负荷的68%和40%，在这个区间电子膨胀阀用起来比较舒服。进可攻，退可守。负荷大的时候上面还有余量，小的时候也可以控制的比较精确。否则阀选的过大，假如选AKV15-2，尽管其最小开度也能满足最小负荷5kw的需求，但这时流口截面积比较大，当阀开一下的供液量会很大，造成将来控温的控温精度上下偏差会比较狠，可能会出现正负3～8℃的偏差，所以不要偏太大或太小；太小AKV10-4最大制冷量勉强够用，选择这个的时候恒温精度可能会很好。但刚开始拉温的时候有可能降不下来温度，因为它阀的最大开度也大不了多少，刚开始降温制冷速度会很慢。即使100%负荷，它的开度也有限，所以说它也不太好。

通常选电子膨胀阀多大小合适还是看系统需求。任何系统制冷量都不是一个值，正常情况是一个区间。所以选型的时候阀的最大和最小之间的区间与制冷量的区间相接近一些，区间和阀区间不管上偏差还是下偏差，偏差太大的话必然有一个工况下阀用的不太舒服，这个区间和阀的区间怎么选型还是看实际应用时，偏重哪一个值:重视最大值(通常降温工况)还是最小值(通常恒温工况)。

热力膨胀阀： 最常见最通用的节流装置

热力膨胀阀的原理是以阀头的膜片为界，上边是来自于感温包感应的蒸发器出口温度所对应的压力，下面是蒸发压力和弹簧压力集成，也就是说：感温包内的压力=弹簧的压力+蒸发压力。

对于内平衡膨胀阀来说蒸发压力实际上是进口的压力，由于进、出口的压差比较小，所以也约等于出口的压力；对于外平衡的膨胀阀来说，由于有平衡管，平衡管通向蒸发器的出口处，所以说所谓的蒸发压力是蒸发器的出口压力而并非蒸发压力。

通常热力膨胀阀用于氟利昂系统，氨系统用的比较少。

从氨与氟利昂物性上解释一下其原因:

R22在-40℃的蒸发温度下单位质量的制冷量是233KJ/Kg，氨在-40℃的蒸发温度下单位质量的制冷量的为1389 KJ/Kg，就是说氨是R22的5.96倍，接近6倍。又由于在-40℃时氨的密度是690㎏/?,R22的密度是1447㎏/?,二者相乘以后可以得到氨和R22的单位容积的制冷量。R22的单位容积的制冷量为：1447×233=327831，氨的单位容积的制冷量为：690×1389=958410，所以对于氨来说它的单位容积制冷量是R22的2.92倍，约等于3倍。通过这个就可以知道，不论是从单位质量的制冷量还是单位容积的制冷量，氨都是氟的3倍到6倍，都比较大，氨既然单位容积或者单位质量的制冷量比较大却不用膨胀阀是与氨的物性有关系，氨的密度为690㎏/?，比油轻，在蒸发器中氨是漂在油的上边，从蒸发器的最下端可以放油，因此氨系统用泵供液可以解决回油的问题。而氟的密度远大于油所以油漂在蒸发器的上面，油不太容易回到压缩机，所以氟系统泵供液用的少一些，近几年有所使用，但是技术毕竟不是很成熟。

氨单位容积制冷量很大，假设采用直接膨胀供液，膨胀阀供进去的一点点液体对制冷量的影响就会比较大。对系统来说，供液量稍微波动一下，蒸发温度可能会波动比较大，所以就要求膨胀阀变化比较及时，反映比较迅速，否则供液量太大会有液击的风险。另外又因为氨的质量流量比较大，实际工作的时候体积流量相对比较小，一点就足够用了。体积流量变小，假设采用分液头的话不容易分液均匀，从技术上不容易解决。所以氨系统用直膨比较少一些。

氨泵供液跟直膨供液各自的特点：

氨泵供液因为外加了一个泵作为动力所以说动力比较足、供液量比较大，通常是所需要蒸发量的3～6倍。从氨泵供蒸发器的是纯液体几乎没有气体，所以蒸发器内液体量比较大换热系数比较大，通常泵供液的系统蒸发器内的液体量在80%左右，这时可以让蒸发器的蒸发面积充分有效的利用。另外回气过热度很小，接近于0，可以提高压缩机的工作效率，也就是说压缩机的吸气体积密度比较大，可以增加制冷系统的质量流量，提高压缩机的制冷效率。而膨胀供液是靠节流阀的进出口压差来供液的。低压受客户要求的蒸发温度影响，低压基本无变化。但是高压受环境影响比较大，从20bar左右可以变化到5bar左右（有3～4倍的变化），所以说压差变化波动很大，会造成节流装置供液不均匀，随着季节的变化热力膨胀阀需要手动适当调整开度，否则要么供液量偏大（压缩机易液击），要么供液量太小（压缩机无法满负荷工作）。

由于直膨供液通过膨胀阀之后基本是70%的液体和30%左右的气体进入蒸发器（有大量的闪发气体进入蒸发器），相当于把蒸发器的蒸发面积打了一定的折扣。另外蒸发器里的液体含量是10%～20%左右，液体含量比较少，对于蒸发器来说，它的传热系数比较小。又因为担心液击，所以蒸发器要求有5℃度左右的过热。也就是说蒸发器有一部分的面积几乎没有参与制冷循环，仅仅是过热，这部分的蒸发面积相当于是浪费的。如果对蒸发器阻力比较大的系统，要采用分液头的系统（比如冷风机），尤其是氨系统单位容积制冷量比较大，它的液体流量比较小，分液头不容易分均，在分液头制造也有一定的难度。如果分液不均，造成部分蒸发器面积没有充分利用，这部分的蒸发面积相当于也是浪费的。

直接膨胀供液，一般蒸发器内为气液混合物，靠压差来驱动，流体流速比较大，阻力比较大。所以单一流程不宜过长，否则单一流程阻力过大，进出口压差过大，大到一定程度会影响制冷量。例如蒸发器蒸发温度为-35℃，压缩机吸气的蒸发温度-40℃，相当于压缩机用-40℃去工作，而得到的结果是-35℃的蒸发温度，不经济。

热力膨胀阀按结构分一般为：内平衡和外平衡。内平衡结构简单，一个进口一个出口，通常用于蒸发器较小、蒸发器阻力损失较小的系统。由于结构简单安装方便，多应用于小型系统中。
当蒸发器阻力较大的时候，通常用外平衡节流阀。一般经验是当蒸发器压降大于0.25bar时，必须用外平衡式。
举例说明：假设蒸发器阻力损失为0.25bar，R22在-40℃时蒸发压力为1.05bar，在-35℃时蒸发压力为1.32bar，两者相差0.27bar。膨胀阀正常设定的过热度5℃时,膨胀阀出口温度（蒸发器入口温度）为-35℃，感温包感应的蒸发器出口温度为-35℃（出口压力对应蒸发温度-40℃+实际过热度5℃），导致膨胀阀感应到的过热度为0℃。后果就是膨胀阀自动减小开度，来增大感应过热度到5℃，而实际过热度为10℃。这就导致了蒸发器供液量严重偏小，过热度太大，蒸发器供液不足。所以蒸发阻力过大必须用外平衡。

冷风机做蒸发器的设备时通常都用分液器。分液器里压力通常为0.2到1bar不等，一般设计为0.5bar，每组负荷和分液管长度、管径都有关系。参考分液器选型，以后再细讲。

常规膨胀阀控制的可调节过热度一般为到8℃，即通过调节膨胀阀弹簧来调节膨胀阀开度以调节压力。对于氟利昂来说此压力为0.1到0.5bar，对应过热度为2到8℃。

个人经验建议，外平衡膨胀阀与平衡管之间加个截止阀或单向阀。由于平衡管与蒸发器出口相连，在膨胀阀维修的时候，蒸发器里的制冷剂气体容易通过平衡管泄出，所以建议加截止阀。其实厂家在生产之初就应该在平衡管出口增加单向针阀：拧紧纳子时管路接通；在安装及维修的时候，松开纳子即可断开平衡管，防止制冷剂泄漏，设计、安装时需要注意。

此单向针阀与传统顶针阀不同，普通球阀上带的顶针阀松开时封住了球阀内压力，管路上为常压，而这里需要的正好相反，松开时封住了管路内压力，球阀上为常压。

来源：制冷百科