目前氟利昂冷藏庫中采用的節流裝置是熱力膨脹閥,熱力膨脹閥的工作原理是通過感受蒸發器出口制冷劑蒸氣過熱 度的大小,來調節制冷劑的流量,以維持恒定的過熱度,在 控制原理上屬于比例調節器。雖然熱力膨脹閥可以自動調節 制冷劑的流量,但是它的缺點也是很顯著的:
(1)對過熱度 響應的延遲時間長,特別是容積延遲。蒸發器出口處的過熱 蒸氣先把熱量傳給感溫包外殼,感溫包外殼本身就具有較大 的熱惰性,造成了一定的容積延遲,感溫包外殼把熱量傳給 感溫介質,這又產生了進一步的延遲。延遲的結果會導致熱 力膨脹閥交替地開大或關小,即產生振蕩現象。當膨脹閥開 得過大時,蒸發器出口過熱度偏低,吸氣壓力上升;當閥開 得過小時,蒸發器供液不足,吸氣壓力降低。這對整個系統 的經濟性和安全性都會產生不利影響。實驗表明,熱力膨脹 閥調節效果對小型裝置要十幾分鐘,大型裝置要 30 min~40 min 才穩定。
(2)調節范圍有限。因為與閥針連接的膜片 的變形量有限,使得閥針的運動位移較小,故流量調節范圍小。這對于負荷變化較大的冷藏庫或者采用變頻壓縮機的系 統,熱力膨脹閥便無法滿足要求。(3)調節精度低。熱力膨脹閥的執行機構膜片由于加工精度和安裝等因素,會產生的 變形及影響變形靈敏度,故難以達到較高的調節精度。
電子膨脹閥是按照預設程序調節蒸發器供液量,因屬于電子式調節模式,故稱為電子膨脹閥。它適應了制冷機電一體化的發展要求,具有熱力膨脹閥無法比擬的優良特性,為制冷系統的智能化控制提供了條件,是一種很有發展前途的自控節能元件。電子膨脹閥與熱膨脹閥的基本用途相同,結構上多種多樣,但在性能上,兩者卻存在較大的差異。
從控制實現的角度來看,電子膨脹閥由控制器、執行器和傳感器 3 部分構成,通常所說的電子膨脹閥大多僅指執行器,即可控驅動裝置和閥體,實際上僅有這一部分是無法完成控制功能的。電子膨脹閥控制器的核心硬件為單片機,如控制器同時要完成壓縮機及風機的變頻等控制功能,一般采用多機級連的形式。電子膨脹閥的傳感器通常采用熱電偶或熱電阻。
電子膨脹閥作為一種新型的控制元件,早已經突破了節流機構的概念,它是制冷系統智能化的重要環節,也是制冷系統優化得以真正實現的重要手段和保證,也是制冷系統機電一體的象征,已經被應用在越來越多的領域中。由于電子膨脹閥的采用,突破了以前在空調機組設計過程中存在的某種系統屈從熱力膨脹閥的觀念,進入膨脹閥為系統優化服務的新境界,對于制冷行業的發展起著重要的作用。
對于冷藏庫制冷系統停機期間如使高低壓側連通,則會產生所謂工質遷移現象, 即冷凝器中的常溫高壓液體將逐漸流入蒸發器,使蒸發器的溫度壓力都升高。再次開機時,要重新建立壓差也需要消耗壓縮機額外一部分能量。反之,若在停機期間切斷高低壓側, 這雖然維持了蒸發器的低溫低壓,但再次啟動時,壓縮機屬于帶載啟動,電流沖擊大,也會增加能量的損失。但若是采用電子膨脹閥就會解決上述問題。具體做法是:停機時令膨脹閥全關,防止冷凝器的高溫液體流入蒸發器,造成再次啟動時的能量損失。開機前,將膨脹閥全開,使系統高低壓側平衡,然后開機。這樣既實現了輕載啟動,又減少了停機中的熱損失。另外,采用電子膨脹閥可以縮短凍結時間,電子膨脹閥在凍結全過程中能做到負荷與冷量平衡,凍結效率可以得到提高,凍結時間比熱力膨脹閥也可縮短10%,同時也就減少了壓縮機的能耗。采用電子膨脹閥控制壓縮機排氣溫度可以防止因排氣溫度的升高對系統性能產生的不利影響, 同時又可省去專設的安全保護器,節約成本,節省電耗約6%。