第十章 制冷机的其它辅助设备及管道

制冷机的其它辅助设备及管道 辅助设备如油分离器、气液分离器、空气分离器等，其用途是保证制冷机正常运转，提高运行的经济性和安全性。

第一节 膨胀机构及阀门 位于冷凝器后，起节流和调节进入蒸发器制冷剂流量的作用，并可保证一定的过热度防止液击。 节流过程可视为绝热节流，节流后蒸气占总制冷剂质量的10～30%，蒸气为饱和蒸气，称闪发蒸气。 膨胀阀的类型有五类 1．手动膨胀阀，工业用。 2．电子膨胀阀，工业、商业、空气调节用。 3．热力膨胀阀，同上。 4．毛细管，家用 5. 浮球调节阀，工业、商业、生活用。

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 工作原理：利用阀芯与阀座间隙 变化调节工质通过量 应用：只在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。

（2）热力膨胀阀 热力膨胀阀用于氟利昂制冷系统中，当冷负荷变化时，通过感温机构的作用，可自动调节制冷剂的流量，控制蒸发器出口的过热度。 热力式膨胀阀主要由阀体、感温包和毛细管组成。热力式膨胀阀按膜片平衡方式不同有内平衡式和外平衡式两种类型。

（2）热力膨胀阀 1.内平衡式热力膨胀阀 内平衡式热力膨胀阀由阀体、推杆、阀座、阀针、弹簧、调节杆、感温包、联接管、感应膜片等部件组成。

1.内平衡式热力膨胀阀

1.内平衡式热力膨胀阀 感温包的温度为蒸发器出口处的制冷剂（过热）温度，膜片上方为该温度下感温包流体的压力，膜片下方为蒸发器入口制冷剂的压力。 当冷负荷增大时，过热度增加，膜片上方的压力增加，针阀下移，流量增加。

内平衡热力膨胀阀的特性曲线

感温包内工质充注的形式 感温包中的流体有 a．液体充注式—感温包中的工质与系统相同且任何温度下均为液体，压力为饱和压力。缺点是过热度随蒸发温度的增加而减小，不能限制过高的蒸发温度。 b．交叉充注式—感温包的工质与系统工质不同。 蒸发温度改变时过热度恒定。

c．气体充注式—感温包的工质与系统相同且限量，当达到一定蒸发温度时，液体全部气化,温度增加，压力基本不变，过热度增加，阀孔不再开大。避免蒸发温度过高导致压缩机超载。缺点：包内液体聚在膜片上不返回包上。 d．吸附充注式—包内为吸附性气体和吸附剂。如活性炭和CO2气体。温度升高，包内气体压力升高，阀开大。缺点是对过热度变化反映缓慢。

2.外平衡式热力膨胀阀 感温包的温度为蒸发器出口处的制冷剂（过热）温度，膜片上方为该温度下感温包流体的压力，膜片下方为蒸发器出口制冷剂的压力。因为制冷剂在进出口处存在压力降。 内平衡式有较大的过热度。 热力膨胀阀的缺点： ①控制精度低 由于薄膜的灵敏性。 ②讯号反馈滞后 感温包外壳的热惯性。 ③调节范围有限 薄膜的变形小。

a) 外平衡式热力膨胀阀结构 b) 膨胀阀的安装与工作原理 2.外平衡式热力膨胀阀 外平衡式热力膨胀阀 a) 外平衡式热力膨胀阀结构　　　b) 膨胀阀的安装与工作原理 1－平衡管接头 2－薄膜外室 3－感温包 4－薄膜内室 5－膜片 6－毛细管 7－上阀体 8－弹簧 9－调节杆 10－阀杆 11－下阀体 12－阀芯

（3）电子膨胀阀 电子式膨胀阀是近年国内外新开发的产品。电子式膨胀阀为速型，应用在智能控制的变频式空调器中。 电子膨胀阀的优点是： 流量调节范围大； 控制精度高； 适用于智能控制； 能适用于高效率的制冷剂流量的快速变化。 电子膨胀阀有日本鹭工DKV型、美国艾柯EX2型、国产DPF-18A型等

（3）电子膨胀阀 以蒸发器出口温度为控制讯号，通过感温包将讯号转换为感温包内蒸气的压力，控制阀的开度。 分类 1 电磁式——被调参数转变为电压，电压改变电磁力，电压大，磁力大，阀开度小。简单反映快，但一直要提供控制电压。 2 电动式 a.直动型—用脉冲电动机驱动阀针。控制讯号为脉冲电压，作用于电机定子，使电机转动，带动针阀上下运动，力矩较小。 b.减速型—装有减速齿轮组。 在蒸发器量相区管段和出口处贴热敏电阻片，反映过热度。

（3）电子膨胀阀

毛细管是一根有规定长度的直径很细的紫铜管，它的内径一般为0.5～2mm （4）毛细管 毛细管是最简单的节流装置， 毛细管是一根有规定长度的直径很细的紫铜管，它的内径一般为0.5～2mm 毛细管中制冷剂压力及状态变化

（4）毛细管 毛细管作节流装置的特点 （1）毛细管由紫铜管拉制而成，制造方便，价格低廉； （2）没有运动部件，本身不易产生故障和泄漏； （3）具有自补偿的特点， （4）制冷压缩机停止运转后，制冷系统内的高压侧压力和低压侧压力可迅速得到平衡，再次起动运转时，制冷压缩机的电动机起动

（4）毛细管 使用时注意 直径小易堵塞。设过滤器。 流量过大，阻力大，压缩机排气压力高，过小，不能保持进口处液封。 为使毛细管内制冷剂进一步冷却，进入压缩机前，吸气管与毛细管贴合。 功能由管长、内径、热交换、毛细管等圆度决定。

（5）低压浮球调节阀 用于满液式制冷系统。控制蒸发器内制冷剂液面。 启闭阀门由钢制浮球的升降带动阀针运动。可保持恒定液面，为比例调节。 大容量用滑阀代替阀针。

（5）低压浮球调节阀 原理：根据满液式蒸发器的液面变化来控制蒸发器的供 液量，可控制蒸发器的液面高度，同时节流降压。 原理：根据满液式蒸发器的液面变化来控制蒸发器的供 液量，可控制蒸发器的液面高度，同时节流降压。 应用：广泛使用于满液式蒸发器的氨制冷系统中 分类： 直通式：工质先进入浮球室再由阀门控制进入蒸发器的流量 特点：结构简单，但液面波动较大，调节阀稳定性较差 非直通式：工质直接进入蒸发器，盈亏由浮球室调节控制 特点：液面稳定，调节工作稳定，但构造及安装复杂

（5）低压浮球调节阀

（6）截止阀 接通和切断制冷剂通道。 有直通式和直角式。 压缩机用的有多用通道。可接压力表、抽真空阀等。

（6）截止阀 截止阀是利用阀杆升降带动与之相连的圆形阀盘(阀头)，改变阀盘与阀座间的距离达到控制阀门的启闭 图11-11 截止阀 图11-11 截止阀 a）法兰连接 b）内螺纹连接

（6）截止阀 阀体上标有箭头（水流）方向，不得装反，适用于管径小于或等于50mm的管道

10．1．3 电磁阀 自动接通和切断制冷剂通道。广泛用于氟里昂制冷系统。 安装在膨胀阀和冷凝器之间，停机时，阀关闭，避免制冷剂进入蒸发器，再开时压缩机液击。

10．1．3 电磁阀 电磁阀由电磁头外壳、线圈、芯铁、弹簧、膜片或活塞、阀体、密封环等主要部件组成。 10．1．3 电磁阀 电磁阀由电磁头外壳、线圈、芯铁、弹簧、膜片或活塞、阀体、密封环等主要部件组成。 电磁阀是一种开关式（即双位式）自动阀门，它能适应于各种工质，包括气体或液体的制冷剂、淡水、盐水和润滑油

10．1．3 电磁阀 分类： ① 直接作用式——通电时，衔铁在磁场作用下，带动阀针提起，开阀。在进出口压差大时，磁力不足，开启困难。用于小型氟里昂制冷装置。 ②间接作用式——未通电时，阀关。浮阀上下部均为高压流体。通电时，与进口处连通的浮阀上部的高压流体经阀孔进入出口，使浮阀上部压力降低，下部受进口高压流体的作用，形成压差，使浮阀上移，通路连通。用于中型系统。

直接作用式电磁阀

间接作用式电磁阀 制冷剂流量大时应使用间接作用式。

电磁阀

电磁阀

四通换向阀 四通换向阀主要用于热泵型家用空调器制冷系统，是热泵型空调器中的关键部件，其电磁线圈通电后改变制冷工质的流向，使空调器由制冷工况转变为热泵工况 。 电磁四通换向阀外形结构 1—导管 2—电磁线圈 3—主阀体 4—主连接管 5—电磁阀芯

四通换向阀 电磁四通换向阀的主体是四通阀，电磁阀的作用是控制四通阀，使制冷剂流向改变。 电磁阀主要由阀芯A和B、弹簧1和2、衔铁及电磁线圈组成。阀芯A和B以及衔铁连成一体并一起移动。 制冷工况时，由于受电源换向开关的控制，换向阀的电磁线圈的电源被切断，衔铁在弹簧1的推动下向左移，阀芯A将右阀孔关闭，阀芯B把左阀孔打开，如图所示。

四通换向阀 电磁阀主要由阀芯A和B、弹簧1和2、衔铁及电磁线圈组成。阀芯A和B以及衔铁连成一体并一起移动。

四通换向阀 电磁导向阀构成,一部分是电磁体，由衔铁、线圈和弹簧。另一部分是阀体 热泵型空调器制冷时，电磁四通换向阀的工作原理：冷热开关切断控制阀上电磁线圈的电源。室内的换热器转换为蒸发器运行，空调器向室内吹冷气。 热泵型空调器制热时，冷热开关接通控制阀上电磁线圈的电源，室内的换热器转换成为冷凝器运行，空调器向室内供热气。

第二节 辅助设备与管道 10．2．1 润滑油分离器 工作的基本原理如下： 1）利用油的重度与制冷剂气体重度的不同，进行沉降分离。 2）利用扩大通道截面降低气体流速（一般约在0.8～1m/s），造成轻与重的物质易分离。 3）迫使气体流动方向改变，使重的油与轻的气进行分离。 4）气体流动撞击器壁，由于粘度不同、质量不同产生的反向速度也不同，促使油的沉降分离。 作用：分离压缩机排除气体中的润滑油。

洗涤式油分离器 1．洗涤式油分离器 方法：排气减速、改变流动方向、在液氨中冷却洗涤。 效率不高，已少用。

离心式油分离器 进气从筒体上部进入后，顺导向叶片自上而下作螺旋状流动，在离心力的作用下，油滴被分离出来，沿筒体内壁流下，制冷剂蒸汽从筒体顶部排出。筒体中部设有倾斜挡板，将高速旋转的气流与贮油室隔开，分离出来的油沿挡板流到下部贮油室。积存的油可通过筒体下部的浮球阀装置自动返回压缩机，也可采用手动方式回油 。 用于中等制冷量的压缩机。

油分离器 3 填料式 结构 方法：气流减速、填料层的过滤作用。填料为金属丝网、陶瓷、金属屑等。 用于中小型，但阻力较大。 4 过滤式 方法：排气减速、改变流动方向、过滤作用 用于氟里昂制冷系统.简单效果较差。

过滤式或填料式油分离器 通常用于小型氟里昂制冷系统中

10.2.2 集油器和储液器 （1）集油器 存放油分离器、中间冷却器、冷凝器、储液器中分离出来的润滑油。 工作过程：放油前抽气。积存到一定量的油，关闭进气阀，打开回气阀，集油器与压缩机吸气管相通，抽去氨气。当达到大气压时，关闭抽气阀，油中氨析出，使压力增加，开放油阀排油。

集油器 集油器也称放油器，只用于氨制冷系统中。其作用是存放从油分离器、冷凝器、贮液器、中间冷却器或蒸发器中分离出来的润滑油，并遵照一定的放油操作规程把制冷系统中的积油在低压状态下放出系统，这样既安全，又减少了制冷剂的损失。

（2）储液器 高压贮液器位于冷凝器之后，作用是： 1）贮存冷凝器流出的制冷剂液体，使冷凝器的传热面积充分发挥作用； 2）保证供应和调节制冷系统中有关设备需要的制冷剂液体循环量； 3）起到液封作用，即防止高压制冷剂蒸气窜至低压系统管路中去。 高压贮液器 a）氨贮液器 b）氟利昂贮液器 1－压力表阀 2－出液管 3－安全阀 4－放空气管 5－放油管接头 6－平衡管 7－进液管

（2）储液器 排液桶的作用是贮存热氨融霜时由被融霜的蒸发器如冷风机或冷却排管内排出的氨液，并分离氨液中的润滑油。一般布置于设备间靠近冷库的一侧 ,更重要的作用是对融霜后的排液进行气、液分离和沉淀润滑油 2．低压贮液器 根据用途的不同可分为低压贮液器和排液桶等。低压贮液器与排液桶属低温设备，筒体外应设置保温层 1－加压管 2－平衡管 3－压力表 4－安全阀 5－出液管 6－进液管 7－放油管

10.2.3 气液分离器、空气分离器、过滤器 （1）气液分离器 制冷系统中的气液分离设备，用于重力供液系统中，如氨液分离器，将蒸发器出来的蒸气中的液滴分离掉，以提高压缩机运转的安全性；它也用在贮液器后面，用来分离因节流降压而产生的闪发气体，不让它进入蒸发器，以提高蒸发器工作效率 分离原理主要利用气体和液体的密度不同，通过扩大管路通径减小速度以及改变速度的方向，使气体和液体分离 气液分离器有立式和卧式两种 正常工作时，其进气阀、回气阀、供液阀、出液阀、浮球的均压阀、压力表阀都是常开的

（1）气液分离器

（1）气液分离器 a.分配氨液和分离蒸发器出来的液滴。 立式和卧式，依靠减速和改变流动方向分离。 b.只用于分离蒸发器出来的液滴。

（2）空气分离器 危害：不凝气体集中在冷凝器中，妨碍传热，使排气压力升高，功耗增加。 结构：卧式套管式空气分离器，立式空气分离器。 原理：利用低温氨液冷却不凝气体，时其中的氨气凝结，与不凝气体分离。高压液氨节流进入内管和第三层管腔，冷却外层管腔的混合气体，氨气冷凝后节流进入内管，不凝气体排入水池。

（2）空气分离器 制冷系统中进入空气的原因有： 1）制冷系统在投产前或大修后，因未彻底清除空气故空气存在制冷系统中。 2）日常维修时，局部管道、设备未经抽真空，就投入工作。 3）系统充氨、充氟、加油时带入空气。 4）当低压系统在负压下工作时，通过密封不严密处窜入空气。

系统中有空气带来的危害 1）导致冷凝压力升高。冷凝器中空气越多，其分压力也就越大，冷凝器总压力升高。 2）由于空气的存在，冷凝器传热面上形成的气体层，起到了增加热阻的作用，从而降低了冷凝器的传热效率。同时，由于空气进入系统，使系统含水量增加，而腐蚀管道和设备。 3）由于空气存在，冷凝压力的升高，会导致制冷机产冷量下降和耗电量增加。 4）如有空气存在，在排气温度较高的情况下，遇油类蒸气，容易发生意外事故。

（2）空气分离器 氨系统以往常用的卧式不凝性气体分离器称四套管式空气分离器。它安装在壳管式冷凝器的上方，也可单独安装 . 套管式空气分离器

卧式套管式空气分离器

立式空气分离器 常用的立式空气分离器操作简单，能实现自动控制。它由贮液筒供给液氨，在盘管中蒸发吸热，来自冷凝器和高压贮液筒的混合气体在分离器内被冷却，制冷剂蒸气被冷凝成液体，可从下部排出，不凝性气体集中于分离器上部，经放气口排出。 立式空气分离器

（3) 过滤器 用于清除制冷剂中的机械杂质。 氨用：2-3层，钢丝网网孔为0.4mm； 氟里昂为铜丝网0.1-0.2mm 设于节流阀前。

（3) 过滤器 1．干燥器 2．过滤器 3．干燥过滤器 干燥过滤器 a) 直角式　 　b) 直通式

10.2.4干燥器和紧急泄氨器 （1）干燥器 用于氟里昂制冷机，硅胶、分子筛。 干燥剂 滤网 干燥过滤器

（2）紧急泄氨器 紧急情况时排氨。 结构：管壁上钻小孔，外套管。氨液在管内，经小孔流到套管内与套管中的水混合后排出。

（2）紧急泄氨器 设置在高压贮液器、蒸发器等贮氨量较大的设备附近。当发生重大事故或出现严重自然灾害，又无法挽救情况下，通过紧急泄氨器将制冷系统中的氨液与水混合后迅速排入下水道，以保护人员和设备的安全

10.2.5 管道 氟里昂直径在20mm以下用铜管。直径达的用无缝钢管。氨用无缝钢管。冷凝器冷却水管和蒸发器盐水管用无缝钢管或焊接管。

思考题 1. 在制冷系统中节流阀的功能是什么？安装在什么位置？ 2.热力膨胀阀是怎样根据热负荷变化实现制冷量自动调节的？ 3.为什么要设置中间冷却器？ 4.油分离器是如何实现油分离的？ 5. 制冷系统中为什么要除水、除杂质？ 6. 制冷系统中为什么要排除空气？ 7. 有那些常用的排空气装置？ 8. 高压贮液器在制冷系统中的作用是什么？