張世鋒

（大連三洋冷鏈有限公司 大連 116600）

節(jié)流機構(gòu)是制冷循環(huán)系統(tǒng)的主要部件之一,節(jié)流機構(gòu)直接影響著制冷效率和運行安全。冷藏柜現(xiàn)階段常用的節(jié)流機構(gòu)為毛細管和熱力膨脹閥，這兩種機構(gòu)如何選擇，一方面關(guān)系到產(chǎn)品的設(shè)計方案，另一方面還關(guān)系到產(chǎn)品的性價比。本文通過對比試驗，闡述這兩種節(jié)流機構(gòu)對冷柜性能的影響。

1 節(jié)流機構(gòu)的作用和原理

1.1 節(jié)流機構(gòu)的作用

（1）節(jié)流降壓。當(dāng)常溫高壓的制冷劑飽和液體流過節(jié)流閥，變成低溫低壓的制冷劑液體并產(chǎn)生少許閃發(fā)氣體。進而實現(xiàn)向外界吸熱的目的。

（2）調(diào)節(jié)流量。節(jié)流閥通過感溫包感受蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度的變化來控制閥的開度，調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使其流量與蒸發(fā)器的熱負荷相匹配。當(dāng)蒸發(fā)器熱負荷增加時閥開度也增大，制冷劑流量隨之增加；反之，制冷劑流量減少。

（3）控制過熱度。節(jié)流機構(gòu)具有控制蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度的功能。

（4）控制蒸發(fā)液位。帶液位控制的節(jié)流機構(gòu)具有控制蒸發(fā)器液位的功能，既保持蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，又防止吸氣帶液降低吸氣過熱度。

1.2 工作原理

毛細管工作原理：毛細管依靠其流動阻力沿長度方向產(chǎn)生壓力降，來控制制冷劑的流量和維持冷凝器和蒸發(fā)器的壓差。當(dāng)有一定過冷度的制冷劑進入毛細管后，會沿著流動方向產(chǎn)生壓力和狀態(tài)變化，先是過冷液體隨壓力的逐步降低，先變?yōu)橄鄳?yīng)壓力下的飽和液體，這一段稱液相段，其壓力降不大，且呈線性變化；從出現(xiàn)第一個氣泡開始至毛細管末端，均為氣液共存段，也稱兩相流動段，該段內(nèi)飽和蒸汽含量沿流動方向逐漸增加，因此壓力降呈非線性變化，愈到毛細管的末端，其單位長度上的壓力降愈大。當(dāng)壓力降低至相應(yīng)溫度下的飽和壓力時，就要產(chǎn)生閃發(fā)現(xiàn)象，使液體自身蒸發(fā)降溫，也就是隨著壓力的降低，制冷劑的溫度也相應(yīng)降低，既降低至相應(yīng)壓力下的飽和溫度。

熱力膨脹閥（外平衡式）的工作原理：熱力膨脹閥是一種比較精確的節(jié)流機構(gòu)，用來調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器制冷劑的流量，其動作的幅度與離開蒸發(fā)器制冷劑的溫度和壓力有關(guān)。如圖1，膨脹閥的動作與三個力有關(guān)：（1）感溫包傳遞的壓力P1；（2）蒸發(fā)器的壓力P2；（3）過熱度設(shè)定彈簧的彈力P3。

由圖1可以看出，當(dāng)力平衡時P1=P2+P3。當(dāng)離開蒸發(fā)器的制冷劑熱度增大，感溫包內(nèi)的氣體升溫，使得P1>P2+P3，這樣將這樣將推致力閥開向下移動，閥的開度加大，更多的制冷劑將流入蒸發(fā)器，離開蒸發(fā)器的過熱度將減小，再影響感溫包內(nèi)的壓力，直至整個系統(tǒng)平衡。脹閥能較好地控制回氣過熱度，能夠有效地防止壓縮機的液擊。

2 冷藏柜分別使用毛細管和膨脹閥對比試驗研究

根據(jù)柜體內(nèi)容積的不同，選擇兩種柜型分別進行了對比試驗。

2.1 內(nèi)容積1000L冷柜（帶門）

（1）試驗環(huán)境：恒溫恒濕試驗室，環(huán)境溫度32℃,環(huán)境相對濕度65%。

（2）試驗負荷：使用500ml飲料560瓶。

（3）試驗曲線：圖2為膨脹閥節(jié)流試驗曲線，圖3毛細管節(jié)流試驗曲線。圖中，橫軸表示時間（min）,縱軸表示溫度（℃）。

（4）試驗數(shù)據(jù)：負荷溫度升溫到32℃，冷柜關(guān)門運行，1140min后停止運行，取4個時間點數(shù)據(jù)，如表1。

（5）試驗數(shù)據(jù)分析：冷凝器出口溫度沒有高于環(huán)境溫度15℃；壓縮機排氣溫度遠低于130℃（壓縮機要求）；壓縮機回氣溫度在10℃以上，不會出現(xiàn)壓縮機液擊；負荷降溫速度，前期膨脹閥節(jié)流快，后期毛細管節(jié)流快，最后負荷溫度基本一致。能夠滿足要求。

2.2 內(nèi)容積600L冷柜（帶門）

（1）試驗環(huán)境：恒溫恒濕試驗室，環(huán)境溫度41℃,環(huán)境相對濕度75%。

（2）試驗負荷：使用500ml飲料340瓶 。

（3）試驗曲線：圖4為膨脹閥節(jié)流試驗曲線，圖5為毛細管節(jié)流試驗曲線。圖中，橫軸表示時間（min）,縱軸表示溫度（℃）。

（4）試驗數(shù)據(jù)：負荷溫度升溫到41℃，冷柜關(guān)門運行，1440min后停止運行，取4個時間點數(shù)據(jù)，如表2。

（5）試驗結(jié)果分析：冷凝器出口溫度沒有高于環(huán)境溫度15℃；壓縮機排氣溫度遠低于130℃（壓縮機要求）；壓縮機回氣溫度在7℃以上，不會出現(xiàn)壓縮機液擊，滿足要求；負荷降溫速度，前期膨脹閥節(jié)流快，后期毛細管節(jié)流快，最后負荷溫度基本一致。能夠滿足要求。

表1 試驗數(shù)據(jù)

表2 試驗數(shù)據(jù)

圖1 熱力膨脹閥（外平衡式）的工作原理

圖2 1000L膨脹閥節(jié)流試驗曲線

圖3 1000L毛細管節(jié)流試驗曲線

圖4 600L膨脹閥節(jié)流試驗曲線

圖5 600L毛細管節(jié)流試驗曲線

3 結(jié)論

冷藏柜（帶門）的節(jié)流機構(gòu)無論是采用熱力膨脹閥還是毛細管都能滿足性能要求；熱力膨脹閥前期拉溫速度快，毛細管后期拉溫速度快。毛細管節(jié)流，雖然沒有膨脹閥調(diào)節(jié)靈敏、準確，但價格便宜，在冷藏柜上可以廣泛應(yīng)用。