冷藏柜节流机构的研究

张世锋

（大连三洋冷链有限公司 大连 116600）

节流机构是制冷循环系统的主要部件之一,节流机构直接影响着制冷效率和运行安全。冷藏柜现阶段常用的节流机构为毛细管和热力膨胀阀，这两种机构如何选择，一方面关系到产品的设计方案，另一方面还关系到产品的性价比。本文通过对比试验，阐述这两种节流机构对冷柜性能的影响。

1 节流机构的作用和原理

1.1 节流机构的作用

（1）节流降压。当常温高压的制冷剂饱和液体流过节流阀，变成低温低压的制冷剂液体并产生少许闪发气体。进而实现向外界吸热的目的。

（2）调节流量。节流阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。当蒸发器热负荷增加时阀开度也增大，制冷剂流量随之增加；反之，制冷剂流量减少。

（3）控制过热度。节流机构具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能。

（4）控制蒸发液位。带液位控制的节流机构具有控制蒸发器液位的功能，既保持蒸发器传热面积的充分利用，又防止吸气带液降低吸气过热度。

1.2 工作原理

毛细管工作原理：毛细管依靠其流动阻力沿长度方向产生压力降，来控制制冷剂的流量和维持冷凝器和蒸发器的压差。当有一定过冷度的制冷剂进入毛细管后，会沿着流动方向产生压力和状态变化，先是过冷液体随压力的逐步降低，先变为相应压力下的饱和液体，这一段称液相段，其压力降不大，且呈线性变化；从出现第一个气泡开始至毛细管末端，均为气液共存段，也称两相流动段，该段内饱和蒸汽含量沿流动方向逐渐增加，因此压力降呈非线性变化，愈到毛细管的末端，其单位长度上的压力降愈大。当压力降低至相应温度下的饱和压力时，就要产生闪发现象，使液体自身蒸发降温，也就是随着压力的降低，制冷剂的温度也相应降低，既降低至相应压力下的饱和温度。

热力膨胀阀（外平衡式）的工作原理：热力膨胀阀是一种比较精确的节流机构，用来调节流入蒸发器制冷剂的流量，其动作的幅度与离开蒸发器制冷剂的温度和压力有关。如图1，膨胀阀的动作与三个力有关：（1）感温包传递的压力P1；（2）蒸发器的压力P2；（3）过热度设定弹簧的弹力P3。

由图1可以看出，当力平衡时P1=P2+P3。当离开蒸发器的制冷剂热度增大，感温包内的气体升温，使得P1>P2+P3，这样将这样将推致力阀开向下移动，阀的开度加大，更多的制冷剂将流入蒸发器，离开蒸发器的过热度将减小，再影响感温包内的压力，直至整个系统平衡。胀阀能较好地控制回气过热度，能够有效地防止压缩机的液击。

2 冷藏柜分别使用毛细管和膨胀阀对比试验研究

根据柜体内容积的不同，选择两种柜型分别进行了对比试验。

2.1 内容积1000L冷柜（带门）

（1）试验环境：恒温恒湿试验室，环境温度32℃,环境相对湿度65%。

（2）试验负荷：使用500ml饮料560瓶。

（3）试验曲线：图2为膨胀阀节流试验曲线，图3毛细管节流试验曲线。图中，横轴表示时间（min）,纵轴表示温度（℃）。

（4）试验数据：负荷温度升温到32℃，冷柜关门运行，1140min后停止运行，取4个时间点数据，如表1。

（5）试验数据分析：冷凝器出口温度没有高于环境温度15℃；压缩机排气温度远低于130℃（压缩机要求）；压缩机回气温度在10℃以上，不会出现压缩机液击；负荷降温速度，前期膨胀阀节流快，后期毛细管节流快，最后负荷温度基本一致。能够满足要求。

2.2 内容积600L冷柜（带门）

（1）试验环境：恒温恒湿试验室，环境温度41℃,环境相对湿度75%。

（2）试验负荷：使用500ml饮料340瓶 。

（3）试验曲线：图4为膨胀阀节流试验曲线，图5为毛细管节流试验曲线。图中，横轴表示时间（min）,纵轴表示温度（℃）。

（4）试验数据：负荷温度升温到41℃，冷柜关门运行，1440min后停止运行，取4个时间点数据，如表2。

（5）试验结果分析：冷凝器出口温度没有高于环境温度15℃；压缩机排气温度远低于130℃（压缩机要求）；压缩机回气温度在7℃以上，不会出现压缩机液击，满足要求；负荷降温速度，前期膨胀阀节流快，后期毛细管节流快，最后负荷温度基本一致。能够满足要求。

表1 试验数据

表2 试验数据

图1 热力膨胀阀（外平衡式）的工作原理

图2 1000L膨胀阀节流试验曲线

图3 1000L毛细管节流试验曲线

图4 600L膨胀阀节流试验曲线

图5 600L毛细管节流试验曲线

3 结论

冷藏柜（带门）的节流机构无论是采用热力膨胀阀还是毛细管都能满足性能要求；热力膨胀阀前期拉温速度快，毛细管后期拉温速度快。毛细管节流，虽然没有膨胀阀调节灵敏、准确，但价格便宜，在冷藏柜上可以广泛应用。