热力膨胀阀主要由阀体、热力元件、均压管、感温包等组成[7]。

1.阀体阀体内设有阀芯和阀座,通过改变两者间的开度来调节制冷剂流量。阀芯受膜片弹簧的作用向下关闭,受蒸发压力和热力元件的作用向上开启。

2.热力元件

热力元件是一个充有热敏工质的封闭系统,由感温包、毛细管和膜片组成。感温包置于蒸发器出口处,用于感知过热度的变化。膜片则将热力元件的压力传递给阀芯,调节其开度。

3.均压管

均压管连通膜片腔与蒸发器入口,使膜片上下两侧压差等于过热度对应的饱和压力差,消除了蒸发压力变化对阀芯开度的影响。

4.感温包

感温包紧贴蒸发器出口管壁或插入制冷剂气流中,及时准确地感知过热度的变化。较大的感温包热容量有利于系统稳定,较小的感温包热容量则利于快速响应[8]。

(二)热力膨胀阀的调节机理

热力膨胀阀的阀芯开度受三个作用力平衡[9]:

1.热力元件压力

热力元件内的饱和压力随感温包温度的升高而增大,对应过热度的变化。这个压力乘以膜片面积,得到向上的开启力。

2.蒸发压力蒸发器内的压力通过均压管作用在膜片下表面,乘以膜片面积得到向上的开启力。这个力与热力元件压力合力,抵消了蒸发压力变化的干扰。

3.弹簧压力弹簧施加在阀芯上的向下力。弹簧刚度乘以压缩量,得到弹簧压力。它是阀芯开启的预紧力,可通过调节弹簧压缩量来改变。

当蒸发器出口过热度增大时,热力元件压力上升,克服弹簧压力,推动阀芯向上开启,增大节流面积,供液量增加;反之,过热度减小时,阀芯在弹簧作用下向下关闭,减小供液量。通过这种负反馈调节,热力膨胀阀动态地维持蒸发器出口过热度在设定范围内波动。