定義和介紹
熱力膨脹閥是組成製冷裝置的重要部件，是製冷系統中四個基本設備之一。它實現冷凝壓力至蒸發壓力的節流，同時控制流向蒸發器的製冷劑流量；它在保證壓縮機回氣有穩定的過熱度同時供給蒸發器最佳的製冷劑。它的體積雖小，但作用大；它的運行狀態好壞，直接決定整個系統的性能。
功能
熱力膨脹閥實現冷凝壓力至蒸發壓力的節流，同時控制製冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個系統的工作質量，以最佳的方式給蒸發器供液,保證蒸發器出口製冷劑蒸汽的過熱度穩定，感溫包必須與壓縮機的吸氣管良好的接觸從而準確的感應壓縮機的吸氣溫度,通常充注著與製冷系統內部相同的製冷劑,從而實現通過感溫包反饋回來的壓力即是壓縮機吸氣溫度對應的該種類型製冷劑的飽和壓力，通過膨脹閥確保了在運行環境發生變化時(比如熱負荷變化),實現蒸發器最優及最佳的供液方式，感溫包的充注量只根據在某一特定的溫度下完全感溫包內液態製冷劑完全蒸發來進行修正的，這就等於給作用在膨脹閥膜片上方感溫包反饋回來的壓力規定了一個上限,因為如果管壁表面溫度如果繼續增高,只會增加感溫包內部氣態製冷製冷劑的溫度(處於過熱狀態),而壓力基本上不再改變。
熱力膨脹閥是控制蒸發器出口氣態製冷劑的過熱度來控制進入蒸發器的製冷劑流量。按照平衡方式不同，膨脹閥分為外平衡式和內平衡式。在專用空調中，由於蒸發器有分路並採用蓮蓬頭分液器，壓降比較大，造成蒸發器進出口溫度各不相同。在這種情況下，使用內平衡式膨脹閥會因蒸發器出口溫度過低而造成熱力膨脹閥過度關閉，以至膨脹閥喪失對蒸發器的供液調節功能。所以專用空調均採用外平衡式膨脹閥，採用外平衡式可以避免膨脹閥過度關閉的情況，保證有壓降的蒸發器也得到正常的供液。膨脹閥的結構如圖一所示：熱力膨脹閥由感應機構、執行機構、調整機構和閥體組成。感應機構中充注氟利昂工質，感溫包設定在蒸發器出口處。由於過熱度的影響， 其出口處溫度與蒸發溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發器出口溫度後，使整個感應系統處於對應的飽和壓力Pb。
膨脹閥在製冷系統中的作用：
膨脹閥在製冷系統中的作用將冷凝器冷凝後的高溫高壓液態製冷劑節流降壓，成為容易蒸發的低溫低壓的汽液混合物，進入蒸發器蒸發，吸收外界熱量；
② 調節流量
根據感溫包或氣箱頭得到的溫度信號，膨脹閥能自動調節進入蒸發器的製冷劑流量，以適應製冷負荷不斷變化的需要。
③ 保持一定過熱度、防止液擊和異常過熱膨脹閥通過流量的調節使蒸發器具有一定的過熱度，保證蒸發器總容積的有效利用，避免液態製冷劑進入壓縮機引起液擊；同時又能控制過熱度在一定範圍，防止異常過熱現象的發生。
內部構造
如圖，該壓力將通過膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下方有調整彈簧的彈簧力Pt和蒸發壓力P0，三者處於平衡時有Pb=Pt+Po,當Pb>Pt+Po時，表示蒸發器熱負荷偏大，出口過熱度偏高，通過膜片到頂桿傳遞這一壓力信號，使閥芯下移，膨脹閥開啟變大，製冷劑流量按比例增加。反之，膨脹閥開啟變小，製冷劑流量按比例減小。
熱力膨脹閥原理圖
熱力膨脹閥原理圖
工作原理
概述
熱力膨脹閥是組成製冷裝置的重要部件，是製冷系統中四個基本設備之一。它實現從冷凝壓力至蒸發壓力的壓降，同時控制製冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個系統的運行性能。但是在實際工作中，熱力膨脹閥的運行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設備維護中的一個死角。而定期檢查和調整熱力膨脹閥，對製冷設備的運行壽命，節約能源，降低運行成本，卻有著重要的意義。
工作過程分析
2.1 熱力膨脹閥工作原理
熱力膨脹閥是通過感受蒸發器出口氣態製冷劑的過熱度來控制進入蒸發器的製冷劑流量。按照平衡方式不同，熱力膨脹閥分為外平衡式和內平衡式。在工業冷卻設備中，一般採用外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥由感應機構、執行機構、調整機構和閥體組成。感應機構中充注氟利昂工質，感溫包設定在蒸發器出口處，其出口處溫度與蒸發溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發器出口溫度後，使整個感應系統處於對應的飽和壓力Pb。該壓力將通過膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下方有調整彈簧的彈簧力Pt和蒸發壓力P0，三者處於平衡時有Pb=Pt+Po 。當蒸發器熱負荷增大時，出口過熱度偏高，Pb增大，Pb>Pt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開啟增大，製冷劑流量按比例增加。反之，熱力膨脹閥開啟變小，製冷劑流量按比例減小。因此，製冷設備是由熱力膨脹閥通過控制過熱度實現製冷系統的自我調整。
2.2 確定正確的過熱度
要保證熱力膨脹閥工作在最佳匹配點，就必須保證熱力膨脹閥有合適的過熱度。熱力膨脹閥的過熱度由靜裝配過熱度與有效過熱度組成。使閥門開始開啟所需要的過熱度稱為開啟過熱度，又叫靜裝配過熱度，一般的靜裝配過熱度約為3℃。從熱力膨脹閥開始開啟至額定開度所需要的過熱度增量，稱為熱力膨脹閥的有效過熱度或可變過熱度。其數值的大小與彈簧的剛度及閥芯的行程有關，一般有效過熱度約為2~5℃，通常把熱力膨脹閥的靜裝配過熱度與有效過熱度之和稱為工作過熱度，即平時所說的過熱度。因此，我們只有保證過熱度在合適的範圍內，製冷系統才能達到最大冷量，又不會引起濕衝程。工業油冷卻機過熱度都要求在5~8℃之間。如果發現過熱度不在該範圍內，就要進行調整。
3 檢查調整的必要性
製冷設備剛投入運行，熱力膨脹閥是不用調整，但是在設備連續使用幾年後，由於閥針的磨損、系統有雜質、閥孔部分有堵塞及彈簧彈力減弱等原因，影響了熱力膨脹閥的開啟度，使得熱力膨脹閥偏離了它的工作點，表現為熱力膨脹閥開啟度偏小或過大。
熱力膨脹閥開啟度太小的話，就會造成供液不足，使得沒有足夠的氟利昂在蒸發器內蒸發，製冷劑在蒸發管內流動的途中就已經蒸發完了，在這以後的一段，蒸發器管中沒有液體製冷劑可供蒸發，只有蒸汽被過熱。因此，相當一部分的蒸發器未能充分發揮其效能，造成製冷量不足，降低了設備的製冷效果。工業油冷卻機的壓縮機大多採用蒸發器回來的蒸汽來冷卻壓縮機，如果熱力膨脹閥開啟不夠，就造成蒸汽過熱度過大，對壓縮機冷卻作用減小，壓縮機的排氣溫度會增高，潤滑油變稀，潤滑質量降低，壓縮機的工作環境惡化，會嚴重影響壓縮機的工作壽命甚至燒毀壓縮機。據分析與過熱度過大有關。另外由於被冷卻介質溫度降不下來，又增加了壓縮機的運行時間,也增加了耗電量。
與此相反，如果熱力膨脹閥開啟過大，即熱力膨脹閥向蒸發器的供液量大於蒸發器負荷，會造成部分製冷劑來不及在蒸發器內蒸發，同氣態製冷劑一起進入壓縮機，引起濕衝程，甚至沖缸事故，損壞壓縮機。同時，熱力膨脹閥開啟過大，使蒸發溫度升高，製冷量下降，壓縮機功耗增加，增加了耗電量。因此，有必要定期檢查調整熱力膨脹閥，儘量讓熱力膨脹閥工作在最佳匹配點。
調整過程
4.1 熱力膨脹閥調整前的檢查
在調整熱力膨脹閥之前，必須確認設備製冷異常是由於熱力膨脹閥偏離最佳工作點引起的，而不是因為氟利昂少、乾燥過濾器堵塞、濾網、風機等其他原因所引起的。同時，必須保證感溫包採樣信號的正確性，感溫包必須水平安裝在回氣管的下側方45度的位置，絕對不可安裝在管道的正下方，以防管子底部積油等因素影響感溫包正確感溫。更不能安裝在立管上。檢查冷凝器風機控制方式，儘量採用調速控制，以保證冷凝壓力恆定。
4.2 熱力膨脹閥調整時注意事項
熱力膨脹閥的調整工作，必須在製冷裝置正常運行狀態下進行。由於蒸發器表面無法放置測溫計，可以利用壓縮機的吸氣壓力作為蒸發器內的飽和壓力，查表得到近似蒸發溫度。用測溫計測出回氣管的溫度，與蒸發溫度對比來校核過熱度。調整中，如果感到過熱度太小，則可把調節螺桿按順時針方向轉動（即增大彈簧力，減小熱力膨脹閥開啟度），使流量減小；反之，若感到過熱度太大，即供液不足，則可把調節螺桿朝相反方向（逆時針）轉動，使流量增大。由於實際工作中的熱力膨脹閥感溫系統存在著一定的熱惰性，形成信號傳遞滯後，運行基本穩定後方可進行下一次調整。因此整個調整過程必須耐心細緻，調節螺桿轉動的圈數一次不宜過多過快（直桿式熱力膨脹閥的調節螺桿轉動一圈，過熱度變化大概改變1~2℃）。
4.3. 熱力膨脹閥過熱度的測量方法
步驟如下：
1）停機。將數字溫度表的探頭插入到蒸發器回氣口處（對應感溫包位置）的保溫層內。將壓力表與壓縮機低壓閥的三通相連。
2）開機，讓壓縮機運行15分鐘以上，進入穩定運行狀態，使壓力指示和溫度顯示達到一穩定值。
3）讀出數字溫度表溫度T1與壓力表測得壓力所對應的溫度T2，過熱度為兩讀數之差T1- T2。注意，必須同時讀出這兩個讀數。
熱力膨脹閥過熱度應在5~8℃之間，如果不是，則進行適當的調整。可以看到調整後壓縮機機殼的溫度較調整前會有明顯的變化。
維護周期
經過長期對工業油冷卻機的運行情況統計，發現熱力膨脹閥偏離工作點的情況通常發生在使用壽命的中後期，因此，決定對熱力膨脹閥的檢查調整重點放在設備壽命的中後期上，下面是根據實際統計確立的熱力膨脹閥檢查周期。
熱力膨脹閥檢查調整周期
使用前4年 5~8年中 第9年以後
3 次/年 2次/年 3次以上
結束語
定期檢查調整熱力膨脹閥雖然有些麻煩，但對提高空調的製冷效果、延長空調使用壽命、節約能源以及保證設備安全具有重要的現實意義。
