Thermisch expansieventiel, capillairbuis, elektronisch expansieventiel: drie belangrijke regelmechanismen.
Het smoormechanisme is een van de belangrijkste onderdelen van een koelinstallatie. De functie ervan is om de verzadigde vloeistof (of onderkoelde vloeistof) onder de condensatiedruk in de condensor of vloeistofreservoir na smooring terug te brengen tot de verdampingsdruk en -temperatuur. Afhankelijk van de belasting wordt de stroom koelmiddel die de verdamper binnenkomt aangepast. Veelgebruikte smoormechanismen zijn onder andere capillairen, expansieventielen en vlotterkleppen.
Als de hoeveelheid vloeistof die door het smoormechanisme aan de verdamper wordt toegevoerd te groot is in vergelijking met de belasting van de verdamper, zal een deel van het vloeibare koelmiddel samen met het gasvormige koelmiddel in de compressor terechtkomen, wat kan leiden tot natte compressie of vloeistofhamer.
Integendeel, als de hoeveelheid vloeistof die wordt toegevoerd te klein is in vergelijking met de warmtebelasting van de verdamper, zal een deel van het warmteoverdrachtsoppervlak van de verdamper niet volledig kunnen functioneren en zal zelfs de verdampingsdruk afnemen; hierdoor zal het koelvermogen van het systeem verminderen, de koelcoëfficiënt dalen en de persluchttemperatuur van de compressor stijgen, wat de normale smering van de compressor beïnvloedt.
Wanneer het koelmiddel door een klein gaatje stroomt, wordt een deel van de statische druk omgezet in dynamische druk, waardoor de stroomsnelheid sterk toeneemt en er een turbulente stroming ontstaat. De vloeistof wordt in beweging gebracht, de wrijvingsweerstand neemt toe en de statische druk neemt af, waardoor de vloeistof zijn doel bereikt: drukverlaging en regulering van de stroming.
Het regelen van de doorstroming is een van de vier belangrijkste processen die onmisbaar zijn voor de compressiekoelcyclus.
Het smoormechanisme heeft twee functies:
Een van de mogelijkheden is om de hogedrukvloeistof die uit de condensor komt te verlagen tot de verdampingsdruk door middel van smering.
De tweede is het aanpassen van de hoeveelheid koelmiddel die de verdamper binnenkomt aan veranderingen in de systeembelasting.
1. Thermische expansieklep
De thermische expansieklep wordt veel gebruikt in koelsystemen met freon. Door middel van een temperatuursensor past de klep zich automatisch aan de temperatuurverandering van het koelmiddel aan de uitgang van de verdamper aan, waardoor de hoeveelheid koelmiddel die wordt toegevoerd, wordt geregeld.
De meeste expansieventielen hebben hun oververhitting ingesteld op 5 tot 6 °C voordat ze de fabriek verlaten. De constructie van het ventiel zorgt ervoor dat wanneer de oververhitting met nog eens 2 °C toeneemt, het ventiel volledig open staat. Wanneer de oververhitting ongeveer 2 °C bedraagt, sluit het expansieventiel. De regelveer voor de oververhitting heeft een instelbereik van 3 tot 6 °C.
Over het algemeen geldt dat hoe hoger de door het expansieventiel ingestelde oververhitting, hoe lager het warmteabsorptievermogen van de verdamper. Dit komt doordat een hogere oververhitting een aanzienlijk deel van het warmteoverdrachtsoppervlak aan het uiteinde van de verdamper in beslag neemt, waardoor de verzadigde stoom die daar oververhit raakt, een deel van het warmteoverdrachtsoppervlak van de verdamper beslaat. Hierdoor wordt het oppervlak voor de verdamping en warmteabsorptie van het koelmiddel relatief kleiner, oftewel het oppervlak van de verdamper wordt niet volledig benut.
Als de oververhitting echter te laag is, kan er vloeibaar koelmiddel in de compressor terechtkomen, wat leidt tot het ongewenste verschijnsel van vloeistofhamer. Daarom moet de oververhitting op de juiste manier worden geregeld om ervoor te zorgen dat er voldoende koelmiddel in de verdamper komt, terwijl wordt voorkomen dat vloeibaar koelmiddel in de compressor terechtkomt.
Het expansieventiel bestaat hoofdzakelijk uit een ventielhuis, een temperatuursensor en een capillairbuis. Er zijn twee typen expansieventielen: een intern gebalanceerd type en een extern gebalanceerd type, afhankelijk van de gebruikte membraanbalansmethode.
Intern gebalanceerd thermisch expansieventiel
Een inwendig gebalanceerd thermisch expansieventiel bestaat uit een ventielhuis, een duwstang, een ventielzitting, een ventielnaald, een veer, een regelstang, een temperatuursensor, een verbindingsbuis, een meetmembraan en andere componenten.
Extern gebalanceerd thermisch expansieventiel
Het structurele en installatieverschil tussen een expansieventiel met externe balans en een expansieventiel met interne balans is dat de ruimte onder het membraan van het expansieventiel met externe balans niet is verbonden met de uitlaat van het ventiel. In plaats daarvan wordt een balansleiding met een kleine diameter gebruikt om de verbinding met de uitlaat van de verdamper te maken. Op deze manier is de koelmiddeldruk die op de onderkant van het membraan werkt niet gelijk aan de druk Po bij de inlaat van de verdamper na smooring, maar aan de druk Pc bij de uitlaat van de verdamper. Wanneer de kracht van het membraan in evenwicht is, is deze Pg = Pc + Pw. De openingsgraad van het ventiel wordt niet beïnvloed door de stromingsweerstand in de verdamperbatterij, waardoor de nadelen van het expansieventiel met interne balans worden ondervangen. Het expansieventiel met externe balans wordt vooral gebruikt in situaties met een hoge stromingsweerstand in de verdamperbatterij.
De mate van stoomoververhitting wanneer het expansieventiel gesloten is, wordt doorgaans de gesloten oververhittingsgraad genoemd. Deze gesloten oververhittingsgraad is gelijk aan de open oververhittingsgraad wanneer de klepopening begint te openen. De gesloten oververhittingsgraad is gerelateerd aan de voorspanning van de veer, die kan worden aangepast met de verstelhendel.
De oververhitting wanneer de veer in de meest losse stand is afgesteld, wordt de minimale gesloten oververhitting genoemd; omgekeerd wordt de oververhitting wanneer de veer in de strakste stand is afgesteld, de maximale gesloten oververhitting genoemd. Over het algemeen bedraagt de minimale gesloten oververhitting van het expansieventiel niet meer dan 2℃ en de maximale gesloten oververhitting niet minder dan 8℃.
Bij een thermisch expansieventiel met interne balans werkt de verdampingsdruk onder het membraan. Als de weerstand van de verdamper relatief groot is, treedt er een groot stromingsweerstandsverlies op wanneer het koelmiddel door de verdamper stroomt. Dit heeft een ernstige invloed op het thermisch expansieventiel. Hierdoor neemt de werkprestatie van de verdamper toe, wat resulteert in een hogere oververhittingsgraad aan de uitgang van de verdamper en een onredelijk gebruik van het warmteoverdrachtsoppervlak van de verdamper.
Bij extern gebalanceerde thermische expansieventielen is de druk onder het membraan de uitlaatdruk van de verdamper, niet de verdampingsdruk, en dat is een verbetering.
2. Haarvat
De capillaire buis is het eenvoudigste smoormechanisme. Een capillaire buis is een zeer dunne koperen buis met een bepaalde lengte, en de binnendiameter is doorgaans 0,5 tot 2 mm.
Kenmerken van een capillair als smoorklep
(1) De capillair wordt getrokken uit een rode koperen buis, die gemakkelijk te vervaardigen en goedkoop is;
(2) Er zijn geen bewegende onderdelen, en het is niet gemakkelijk om storingen en lekkages te veroorzaken;
(3) Het heeft de kenmerken van zelfcompensatie,
(4) Nadat de koelcompressor is gestopt met draaien, kan de druk aan de hogedrukzijde en de druk aan de lagedrukzijde in het koelsysteem snel in evenwicht worden gebracht. Wanneer het systeem weer in werking treedt, start de motor van de koelcompressor.
3. Elektronisch expansieventiel
De elektronische expansieklep is een snelregelklep die wordt gebruikt in intelligent geregelde inverter airconditioners. De voordelen van de elektronische expansieklep zijn: een groot regelbereik voor de doorstroming; hoge regelnauwkeurigheid; geschikt voor intelligente regeling; geschikt voor snelle veranderingen in de doorstroming van hoogrendementskoelmiddel.
Voordelen van elektronische expansieventielen
Groot instelbereik voor de doorstroming;
Hoge regelprecisie;
Geschikt voor intelligente besturing;
Kan met hoog rendement worden toegepast bij snelle veranderingen in de koelmiddelstroom.
De opening van het elektronische expansieventiel kan worden aangepast aan de snelheid van de compressor, zodat de hoeveelheid koelmiddel die door de compressor wordt geleverd overeenkomt met de hoeveelheid vloeistof die door het ventiel wordt aangevoerd. Hierdoor kan de capaciteit van de verdamper worden gemaximaliseerd en kan een optimale regeling van het airconditioning- en koelsysteem worden bereikt.
Het gebruik van een elektronisch expansieventiel kan de energie-efficiëntie van de invertercompressor verbeteren, snelle temperatuurregeling mogelijk maken en de seizoensgebonden energie-efficiëntieverhouding van het systeem verhogen. Bij krachtige inverter-airconditioners moeten elektronische expansieventielen als regelcomponenten worden gebruikt.
De structuur van een elektronisch expansieventiel bestaat uit drie delen: detectie, besturing en uitvoering. Afhankelijk van de aandrijfmethode kan onderscheid worden gemaakt tussen elektromagnetische en elektrische typen. Elektrische typen worden verder onderverdeeld in direct werkende typen en vertraagde typen. Een stappenmotor met een ventielnaald is een direct werkend type, terwijl een stappenmotor met een ventielnaald via een tandwielreductor een vertraagd type is.
Geplaatst op: 25 november 2022
