Válvula de expansão térmica, tubo capilar, válvula de expansão eletrônica, três importantes dispositivos de estrangulamento.

Válvula de expansão térmica, tubo capilar, válvula de expansão eletrônica, três importantes dispositivos de estrangulamento.

O mecanismo de estrangulamento é um dos componentes importantes em um sistema de refrigeração. Sua função é reduzir a pressão de condensação do líquido saturado (ou sub-resfriado) no condensador ou reservatório de líquido até a pressão e temperatura de evaporação após o estrangulamento. De acordo com a variação da carga, o fluxo de refrigerante que entra no evaporador é ajustado. Os dispositivos de estrangulamento mais comuns incluem tubos capilares, válvulas de expansão térmica e válvulas de bóia.

Se a quantidade de líquido fornecida pelo mecanismo de estrangulamento ao evaporador for muito grande em comparação com a carga do evaporador, parte do líquido refrigerante entrará no compressor juntamente com o refrigerante gasoso, causando acidentes de compressão úmida ou golpe de aríete.

Pelo contrário, se a quantidade de líquido fornecida for muito pequena em comparação com a carga térmica do evaporador, parte da área de troca de calor do evaporador não poderá funcionar plenamente, podendo até mesmo reduzir a pressão de evaporação; consequentemente, a capacidade de refrigeração do sistema será reduzida, o coeficiente de refrigeração diminuirá e a temperatura de descarga do compressor aumentará, o que afetará a lubrificação normal do compressor.

Quando o fluido refrigerante passa por um pequeno orifício, parte da pressão estática é convertida em pressão dinâmica, e a vazão aumenta acentuadamente, tornando-se um fluxo turbulento. O fluido é perturbado, a resistência ao atrito aumenta e a pressão estática diminui, de modo que o fluido consegue atingir o objetivo de reduzir a pressão e regular o fluxo.

A estrangulação é um dos quatro processos principais indispensáveis ​​ao ciclo de refrigeração por compressão.

O mecanismo de estrangulamento tem duas funções:

Uma das estratégias consiste em reduzir a pressão do fluido refrigerante líquido de alta pressão que sai do condensador até a pressão de evaporação.

A segunda medida consiste em ajustar a quantidade de líquido refrigerante que entra no evaporador de acordo com as variações de carga do sistema.

1. Válvula de expansão térmica

A válvula de expansão térmica é amplamente utilizada em sistemas de refrigeração com Freon. Através de um mecanismo de detecção de temperatura, ela se ajusta automaticamente às variações de temperatura do fluido refrigerante na saída do evaporador, controlando assim a quantidade de fluido refrigerante fornecida.

A maioria das válvulas de expansão térmica tem seu superaquecimento ajustado entre 5 e 6 °C antes de sair da fábrica. A estrutura da válvula garante que, quando o superaquecimento aumenta em mais 2 °C, a válvula esteja totalmente aberta. Quando o superaquecimento atinge cerca de 2 °C, a válvula de expansão se fecha. A mola de ajuste controla o superaquecimento, com uma faixa de ajuste de 3 a 6 °C.

De modo geral, quanto maior o grau de superaquecimento definido pela válvula de expansão térmica, menor a capacidade de absorção de calor do evaporador. Isso ocorre porque o aumento do grau de superaquecimento ocupa uma parte considerável da superfície de transferência de calor na extremidade do evaporador, fazendo com que o vapor saturado superaquecido nessa região ocupe parte da área de transferência de calor do evaporador. Consequentemente, a área de vaporização e absorção de calor do refrigerante é reduzida, ou seja, a superfície do evaporador não é totalmente utilizada.

No entanto, se o grau de superaquecimento for muito baixo, o líquido refrigerante pode entrar no compressor, resultando no fenômeno indesejável de golpe de aríete. Portanto, a regulação do superaquecimento deve ser adequada para garantir que entre refrigerante suficiente no evaporador, evitando, ao mesmo tempo, que o refrigerante líquido entre no compressor.

A válvula de expansão térmica é composta principalmente por um corpo de válvula, um sensor de temperatura e um tubo capilar. Existem dois tipos de válvulas de expansão térmica: de balanceamento interno e de balanceamento externo, de acordo com os diferentes métodos de balanceamento do diafragma.

Válvula de expansão térmica com balanceamento interno

A válvula de expansão térmica com balanceamento interno é composta por corpo da válvula, haste de acionamento, sede da válvula, agulha da válvula, mola, haste reguladora, bulbo sensor de temperatura, tubo de conexão, diafragma sensor e outros componentes.

Válvula de expansão térmica com balanceamento externo

A diferença entre a válvula de expansão térmica de balanceamento externo e a de balanceamento interno, em termos de estrutura e instalação, reside no fato de que, na válvula de balanceamento externo, o espaço sob o diafragma não está conectado à saída da válvula, mas sim através de um tubo de balanceamento de pequeno diâmetro que se conecta à saída do evaporador. Dessa forma, a pressão do refrigerante atuando na parte inferior do diafragma não é Po na entrada do evaporador após a expansão, mas sim a pressão Pc na saída do evaporador. Quando a força do diafragma está equilibrada, temos Pg = Pc + Pw. O grau de abertura da válvula não é afetado pela resistência ao fluxo na serpentina do evaporador, superando assim as desvantagens do tipo de balanceamento interno. O tipo de balanceamento externo é geralmente utilizado em situações onde a resistência da serpentina do evaporador é elevada.

Normalmente, o grau de superaquecimento do vapor quando a válvula de expansão está fechada é chamado de grau de superaquecimento de fechamento, e o grau de superaquecimento de fechamento é igual ao grau de superaquecimento de abertura, quando o orifício da válvula começa a se abrir. O grau de superaquecimento de fechamento está relacionado à pré-carga da mola, que pode ser ajustada pela alavanca de regulagem.

O superaquecimento quando a mola está ajustada na posição mais frouxa é chamado de superaquecimento mínimo de fechamento; inversamente, o superaquecimento quando a mola está ajustada na posição mais apertada é chamado de superaquecimento máximo de fechamento. Geralmente, o grau de superaquecimento mínimo de fechamento da válvula de expansão não é superior a 2°C e o grau de superaquecimento máximo de fechamento não é inferior a 8°C.

Na válvula de expansão térmica de equilíbrio interno, a pressão de evaporação atua sob o diafragma. Se a resistência do evaporador for relativamente grande, haverá uma grande perda por resistência ao fluxo quando o refrigerante circular em alguns evaporadores, o que afetará seriamente a válvula de expansão térmica. O desempenho do evaporador aumenta, resultando em um aumento do grau de superaquecimento na saída do evaporador e em uma utilização inadequada da área de transferência de calor do evaporador.

Em válvulas de expansão térmica com balanceamento externo, a pressão atuante sob o diafragma é a pressão de saída do evaporador, e não a pressão de evaporação, o que melhora o desempenho.

2. Capilar

O capilar é o dispositivo de estrangulamento mais simples. Trata-se de um tubo de cobre muito fino com um comprimento específico, cujo diâmetro interno geralmente varia de 0,5 a 2 mm.

Características do capilar como dispositivo de estrangulamento

(1) O capilar é feito de um tubo de cobre vermelho, que é conveniente de fabricar e barato;

(2) Não há partes móveis e não é fácil causar falhas e vazamentos;

(3) Possui características de autocompensação,

(4) Após o compressor de refrigeração parar de funcionar, a pressão no lado de alta pressão e a pressão no lado de baixa pressão no sistema de refrigeração podem ser rapidamente equilibradas. Quando ele volta a funcionar, o motor do compressor de refrigeração entra em funcionamento.

3. Válvula de expansão eletrônica

A válvula de expansão eletrônica é do tipo variável, utilizada em condicionadores de ar inverter com controle inteligente. As vantagens da válvula de expansão eletrônica são: ampla faixa de ajuste de vazão; alta precisão de controle; adequada para controle inteligente; e adequada para mudanças rápidas na vazão de refrigerante de alta eficiência.

Vantagens das válvulas de expansão eletrônicas

Ampla faixa de ajuste de fluxo;

Alta precisão de controle;

Adequado para controle inteligente;

Pode ser aplicado a mudanças rápidas no fluxo de refrigerante com alta eficiência.

A abertura da válvula de expansão eletrônica pode ser adaptada à velocidade do compressor, de modo que a quantidade de refrigerante fornecida pelo compressor corresponda à quantidade de líquido fornecida pela válvula, maximizando assim a capacidade do evaporador e permitindo o controle ideal do sistema de ar condicionado e refrigeração.

O uso de válvulas de expansão eletrônicas pode melhorar a eficiência energética do compressor inverter, permitir um ajuste rápido da temperatura e aumentar o índice de eficiência energética sazonal do sistema. Para condicionadores de ar inverter de alta potência, as válvulas de expansão eletrônicas devem ser utilizadas como componentes de controle de fluxo.

A estrutura da válvula de expansão eletrônica consiste em três partes: detecção, controle e execução. De acordo com o método de acionamento, ela pode ser dividida em tipo eletromagnético e tipo elétrico. O tipo elétrico se subdivide em tipo de ação direta e tipo de desaceleração. O motor de passo com agulha de válvula é um tipo de ação direta, enquanto o motor de passo com agulha de válvula acionada por um redutor de engrenagens é um tipo de desaceleração.