热力膨胀阀
热力膨胀阀是一种能在一定范围内自动调节流量的节流机构，它的使用范围广，是应用场合最多的节流机构。
（1）热力膨胀阀的工作原理 热力膨胀阀利用蒸发器出口处制冷剂的过热度来调节阀的开度，从容调节制冷剂流量，适用于没有自由液面的各种蒸发器，如干式壳管式蒸发器、冷却盘管蒸发器、表面蒸发器、板式蒸发器等。热力膨胀阀按其通道结构一般是圆锥阀，少数为长方形窗口滑阀，制冷剂在圆锥阀中仅能单项流动，而在长方形窗口滑阀中可以双向流动。
按膨胀阀中感应机构动力室内传力零件结构的不同，热力膨胀阀可分为薄膜式和波纹管式两种。按压力平衡结构的形式，热力膨胀阀有内平衡式和外平衡式两种。目前，常用的小型氟利昂热力膨胀多为薄膜式内平衡热力膨胀阀。
它由阀体及感应机构（包括感温包或感温毛细管、传送毛细管和膜盒），执行机构（包括膜片、推杆和阀芯），调整机构（即弹簧和调整螺钉）等部件组成。热力膨胀阀的进液管接冷凝器和出液管，出液口接在蒸发器制冷剂进口管上，感温包紧贴在蒸发器出口管上。在感温包中充有感温工质，感温工质的压力随感温包的温度而变，此压力变化通过传送毛细管传达到膜盒，膜片上部的压力随之而变。
工作时，主要作用力有四个：感温工质的压力Pp，平衡压力即膜片下制冷剂的蒸发压力Po，弹簧弹性力所产生的当量压力Ps，以及膜片变形时由弹性力所产生的当量压力Pro Pp作用在膜片上方，是使阀开启的作用力；Po和Ps作用在膜片的下方，是使阀关闭的作用力。膜片主要在这三个力的作用下上下弯曲，从而带动推杆上下移动，以调节阀的开度，从而调节制冷剂冷量。Pr很小，通常可以忽略不计。
当进入蒸发器的供液量小而热负荷大时，蒸发器出口处制冷剂的过热度增大，使Pp增大，△Pf也增大，膜片上方的作用力大于下方的作用力，迫使膜片向下弯曲，通过推杆压缩炎黄并将阀芯顶开，使阀的开度加大，供液量增加。弹簧受压后弹性力加大，膜片两侧的力在心底条件下达到平衡。反之，当蒸发器负荷小而供液量显得较多时，蒸发器出口处制冷剂的过热度减小，膜片上方的力小于下方的力，在弹簧的作用下阀门关小，供液量随之减小，此时弹簧的弹性力减小，膜片两侧的力也从新平衡。
内平衡式热力膨胀阀的平衡压力为蒸发器进口处制冷剂的蒸发压力，这使得蒸发器出口处的过热度随蒸发器内制冷剂流动阻力的增大而增大。且由于饱和温度与饱和压力之间为非线性关系，蒸发温度较低，此流动阻力的许用极限值应越小。
为了壁面内平衡式热力膨胀阀的缺点，对于制冷剂流动阻力大于15kPa或制冷量较大的蒸发器，应采用外平衡式热力膨胀阀。外平衡是指在膜片下方用隔板各出一个密封空腔，用一根外平衡管将此空腔与蒸发器出口处连通。这样，在膜片下方作用的平衡压力是真发起出口处的压力，无论蒸发器中制冷剂的流动阻力是多少，蒸发器出口处的压力基本不变，变化的只是蒸发器进口处的蒸发压力，从而避免了蒸发器进、出口压力不一致造成的过热度过大的问题。采用外平衡式热力膨胀阀节流，使蒸发器进、出口处压力有所提高，蒸发器平均传热温差有所减小，蒸发器面积应由所增大，但吸气压力高于采用内平衡式热力膨胀阀系统的吸气压力，使能效比稍有提高。外平衡式热力膨胀阀的缺点结构较为复杂，且系统中增加了两处连接接口，增加了泄露的可能性。
有一部分热力膨胀阀不用感温包，而是将毛细管端部紧密地盘绕起来代替感温包。这类热力膨胀阀毛细管所感受的温度通常是蒸发器吸入的空气温度，用于汽车空调等装置。
用于卤代烃制冷系统的热力膨胀阀，其推杆和阀芯采用不锈钢制成，弹簧用弹簧钢或轻钢制成，调整螺钉用结构钢制作；感温包用Φ8mm~Φ20mm的铜管制成，传递毛细管用Φ2mm×Φ0.5mm或Φ3mm×Φ0.74mm铜管制成，膜片的截面形状为正弦曲线形，采用铍青铜材料制成；其他零件的材料均为黄铜。
用于氨制冷系统的热力膨胀阀，除弹簧和调整螺钉外，其他所有零件的材料均为不锈钢。膜片可以用波纹管代替，由于波纹管弹性力小且较恒定，优于膜片，所以用波纹管理的热力膨胀有较高的灵敏度，但体积稍大。
（3）热力膨胀阀的选择与安装 热力膨胀阀的制冷量应与压缩机的制冷量相匹配。如热力膨胀阀的制冷量比压缩机的制冷量小很多，会造成工作时热力膨胀阀始终全开，但制冷剂流量仍小于系统设计流量，系统的自平衡特性会使冷凝压力上升，蒸发压力下降，在新的条件下达到新的平衡，其结果是制冷量与性能系数均下降。如热力膨胀阀的制冷量比压缩机的制冷量大很多，会造成工作后制冷剂流量过大，蒸发器出口处制冷剂过热度过小或没有过热度，导致阀关闭且存在液击的可能；过一段时间后蒸发器中制冷剂量减少，过热度增大，阀重新开启但流量过大，导致过热度过小或没有过热度。如此反复振荡，造成系统工作不稳定。
一般来说，由于热惰性问题，会形成信号传递滞后，往往使蒸发器产生供液量过大或过小的超调现象。为了削弱这种超调，稳定蒸发器的工作，在实际工作工况下，在确定热力膨胀阀容量时，一般应取蒸发器热负荷的1.2~1.3倍。
选用热力膨胀阀时，一定要根据设计条件通过计算确定型号和制冷量，切不可直接以产品样本上的额定值冷量套用。
例 某 R22 用热力膨账阀，当tk=30℃、50=-15℃、560=28℃、q01=155.848kJ/kg 时，制冷量为2.3kW。当去=50℃、50=-25℃、160=45℃、902=138.933kJ/kg 时制冷量为多少(很定流量系数恒定）？
解1）当tk=30℃、to=-15℃时,pk=1191.9kPa,po=295.7kPa;p28=1181.89kg/m³；△Av1 =896. 2kPa。
2）当 tk=50℃,to=-25℃ 时,pk=1942.4kPaPo=200.98kPa;P45=1108.61kg/m³;Ap2=1741. 32kPa。
热力膨胀阀需要正确安装才能正常工作，安装时需要注意以下几点：
1）由于热力膨胀阀是单向阀，要注意正确的流向。
2）阀体垂直安装，膜盒向上。
3）感温包应水平放置或头部向下，当管径为25mm以上时，敷贴在蒸发器出口管侧面；当管径为18~22mm时，呈45°角敷贴在蒸发器出口管的斜上方；当管径为10~16mm时，呈60°角敷贴在蒸发器出口管的斜上方。另外，应使用隔热材料包扎，绝对不可随意安装在管的底部。
4）外平衡管在蒸发器出口管的接口应靠近温感包约100mm处且处在制冷剂下游，接口应在出口管顶部，以保证调节动作的可靠性。
5）焊接接口时，阀体应使用湿棉纱缠包，阀体温度不得高于150℃。
