Điện thoại: 0838 855 955
Hotline: 0938 216 668


Van tiết lưu nhiệt Danfoss


Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, tính toán van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài, van tiết lưu nhiệt cân bằng trong của van tiết lưu nhiệt Danfoss. So sánh ưu nhược điểm van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài van tiết lưu nhiệt cân bằng trong.

 

 Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

 

Như các bạn đã biết sự vận hành của van tiết lưu nhiệt phụ thuộc vào 3 áp suất cơ bản là áp suất bầu cảm để mở van và tổng áp suất bay hơi và áp suất lò xo để đóng van. Áp suất bầu cảm trên màng dãn nở luôn cân bằng với suất bay hơi và áp suất lò xo tác dụng phía dưới van.

 

Đối với các dàn bay hơi có tổn thất áp suất nhỏ, người ta sử dụng van tiết lưu nhiệt cân bằng trong. Tuy nhiên đối với các dàn bay hơi có tổn thất áp suất lớn, sử dụng van cân bằng trong ít hiệu quả người ta phải sử dụng van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài.

 

Đối với van cân bằng ngoài, áp suất phía dưới của màng dãn nở không phải là áp suất bay hơi ngay ở cửa phun của van mà là áp suất hút. Áp suất hút được chuyển tới khoang phía dưới màng bằng một ống tín hiệu giống như ống mao, đôi khi là ống đồngΦ6.

 

1. Cấu tạo van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

 

 

Hình 1. Cấu tạo của một van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

 

Hình 1 giới thiệu nguyên tắc cấu tạo của một van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài.

 

Khác biệt cơ bản đối với van cân bằng trong là ống 12 nối khoang bên dưới màng dãn nở với ống hút về máy nén. Khoang này được cách ly với khoang phun của van bằng tấm ngăn 10 và đệm kín 11 quanh tì van. Vị trí nối ống cân bằng ngoài là cửa ra dàn bay hơi, phái sau đầu cảm. Hình 1.6 giới thiệu kết cấu thông thường của thân van cân bằng trong và cân bằng ngoài.

 

2. Nguyên tắc hoạt động của van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

 

Để so sánh sự hoạt động của 2 van cân bằng trong và cân bằng ngoài ta có thể xét các ví dụ cụ thể sau đây.

 

Để dễ dàng so sánh ta chọn cùng một ga lạnh là R22, tổn thất áp suất qua dàn cho van cân bằng trong bằng 0 và van cân bằng ngoài bằng 0.75 bar và có cùng năng suất lạnh danh định.

 

Ví dụ 1: Van cân bằng trong R22, tổn thất áp suất qua dàn bay hơi không đáng kể, nhiệt độ sôi 5˚C, nhiệt độ quá nhiệt 5K (xem hình ví dụ 1).

 

 

Ví dụ 1: van cân bằng trong R22, nhiệt độ sôi 5 0C, độ quá nhiệt hơi hút 5K, tổn thất áp suất qua dàn bằng 0

 

Áp suất đóng van (áp suất tuyệt đối) 6.3  + 0.5 = 6.8 bar (áp suất vào bay hơi + áp suất lò xo)

 

Áp suất cần thiết kế để mở van = 6.8 bar

 

Nhiệt độ bầu cảm tương ứng 6.8 bar là 10 0C

 

Nhiệt độ bay hơi tương ứng áp suất bay hơi ở cửa ra dàn bay hơi là 5 0C

 

Độ quá nhiệt là 10 0C - 5 0C = 5K

 

Do tổn thất áp suất qua dàn bằng 0 nên áp suất đầu vào dàn bay hơi là 6.3 bar và đầu ra (ở vị trí bầu cảm nhiệt) cũng là 6.3 bar. Áp suất đóng van gồm áp suất bay hơi 6.3 bar cộng với áp suất lò xo là 0.5 bar bằng 6.8 bar. Để van làm việc bình thường, áp suất phía trên màng dãn nở cũng phải là 6.8 bar. Vậy nhiệt độ quá nhiệt tương ứng với áp suất bầu cảm này sẽ là 10˚C. Độ quá nhiệt là 5K.

 

Ví dụ 2: Van cân bằng trong R22, nhiệt độ sôi 5˚C, tổn thất áp suất qua dàn 0.75 bar. Xác định độ quá nhiệt nếu vẫn sử dụng van cân bằng trong như trường hợp ví dụ 1 (xem hình ví dụ 2).

 

 

Ví dụ 2: van cân bằng trong R22, nhiệt độ sôi 5 0C, độ quá nhiệt hơi hút 8.5K, tổn thất áp suất qua dàn bằng 0.75 bar

 

Áp suất đóng van (áp suất tuyệt đối) 7.05  + 0.5 = 7.55 bar (áp suất vào bay hơi + áp suất lò xo)

 

Áp suất cần thiết kế để mở van = 7.55 bar

 

Nhiệt độ bầu cảm tương ứng 7.55 bar là 13.5 0C

 

Nhiệt độ bay hơi tương ứng áp suất bay hơi ở cửa ra dàn bay hơi là 5 0C

 

Độ quá nhiệt là 13.5 0C - 5 0C = 8.5K

 

 

 Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong

 

Van tiết lưu nhiệt có tên đầy đủ là van tiết lưu tĩnh nhiệt (tiếng Anh là Thermostatic Expansion Valve, viết tắt là TEV) là loại van tiết lưu được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay bởi hiệu suất cao cũng như khả năng ứng dụng đa dạng của nó trong rất nhiều máy lạnh trong các lĩnh vực khác nhau.

 

1. Cấu tạo và làm việc

 

Nguyên tắc làm việc của nó là giữ một độ quá nhiệt ổn định của ga lạnh sau dàn bay hơi. Độ quá nhệt này đảm bảo cho dàn bay hơi luôn được cung cấp đủ lỏng từ van tiết lưu để làm việc có hiệu quả nhất. Độ quá nhiệt này cũng đồng thời đảm bảo lỏng không lọt về máy nén gây va đập thủy lực. Van tiết lưu nhiệt có khả năng thích ứng tốt cả ở điều kiện chạy 100% tải và non tải hoặc có tải biến động.

 

Xem hình 2 ta biết được nguyên lý hoạt động của van lỏng từ dàn ngưng tụ đi vào van qua cửa 5, phin lọc gas 6, qua kim và đế van 2, qua cửa 8 để vào dàn bay hơi 9. Đế van nằm cố định nhưng kim van được gắn liền với màng dãn nở 1 và được tỳ lên lò xo 3. Nhờ bầu cảm 7 có nạp lỏng bên trong mà nhiệt độ quá nhiệt của hơi ra khỏi dàn bay hơi chuyển thành tín hiệu áp suất làm co dãn màng 1, qua đó tác động điều chỉnh đóng bớt hoặc mở rộng thêm cửa thoát. Nhờ lò xo 3 và vít 4 ta có thể điều chỉnh được độ quá nhiệt hơi ra khỏi dàn bay hơi ở điểm C.

 

Sự hoạt động của van tiết lưu nhiệt được quyết định bởi 3 lực cơ bản (xem hình 3), trong đó:

 

P– áp suất của bầu cảm nhiệt tác động lên phía trên của màng dãn nở, để mở to thêm cửa van.

 

P2 – áp suất bay hơi tác động ngược lại ở phía dưới màng dãn nở, để đóng bớt cửa van.

 

P3 – áp suất của lò xo có xu hướng đóng bớt cửa van, nó tác dụng lên kim van và qua chốt van, tác động lên màng dãn nở. Lò xo này được gọi là lò xo quá nhiệt vì kết hợp với vít 4 có thể điều chỉnh được độ quá nhiệt của hơi hút ở cửa ra của dàn bay hơi.

 

 

Hình 1. Vị trí lắp đặt van tiết lưu nhiệt cân bằng trong

 

 

Khi van vận hành ổn định thì áp suất của bầu cảm cân bằng với áp suất bay hơi cộng với áp suất lò xo theo biểu thức:

 

 

P1 = P2 + P3

 

Hình 3. Các lực tác dụng trong van tiết lưu nhiệt cân bằng trong

 

Nếu trong bầu cảm cũng sử dụng loại ga lạnh giống như trong hệ thống lạnh thì lực tác dụng sẽ giống nhau khi ở cùng nhiệt độ. Sau khi bay hơi hết trong dàn bay hơi (điểm B) hơi bắt đầu tăng nhiệt độ và có độ quá nhiệt, ví dụ tăng thêm 5K ở điểm C. Độ quá nhiệt đó gây ra bởi lò xo “quá nhiệt”. Tuy nhiên áp suất bay hơi vẫn giữ nguyên, nếu bỏ qua tổn thất áp suất trong dàn bay hơi. Do bầu cảm được gắn chặt lên vị trí C nên bầu cảm cảm nhận được nhiệt độ quá nhiệt của hơi hút và áp suất trong bầu cảm tương ứng với áp suất bão hòa của ga lạnh ở nhiệt độ quá nhiệt.

 

 

 

Hình 4. Ba lực cơ bản quyết định sự vận hành của van tiết lưu nhiệt.

 

A - Lỏng phun vao dàn bay hơi; B - hơi bão hòa khô (toàn bộ lỏng vừa hóa hơi hết);

 

C- hơi quá nhiệt về máy nén.

 

(Ví dụ: máy điều hòa R22, t0 = 5 0C, tqn = 10 0C, p1 = p(+10 0C) = 6.8 bar;

 

p2 = p(+5 0C) = 5,84 bar, p3 = 0,96 bar) 

 

Nếu lấy ví dụ là máy điều hòa không khí có nhiệt độ bay hơi là 5˚C, nhiệt độ quá nhiệt là 10˚C, độ quá nhiệt 5K thì ta có các áp suất như sau:

 

- áp suất bầu cảm (bảo hòa ở 10˚C) P1 = 6.80 bar

 

- áp suất bay hơi (bão hòa ở nhiệt độ bay hơi 5˚C) P2 = 5.84 bar

 

- áp suất lò xo P3 = 0.96bar

 

và P1 = 6.8bar = P2 + P3 = 5.84 + 0.96 bar

 

Khi điều chỉnh cho độ quá nhiệt tăng lên, nhiệt độ bay hơi sẽ giảm và năng suất lạnh sẽ giảm.

 

Sau khi đã đạt độ quá nhiệt cho van, ví dụ 5K với lực tác dụng lên lò xo tương đương áp suất 0.96 bar lên màng dãn nở, van sẽ làm việc theo độ quá nhiệt đó. Nếu ga lạnh phun vào dàn quá ít, áp suất bay hơi giảm, độ quá nhiệt hơi hút tăng lên, áp suất bầu cảm tăng, màng dãn nở xuống phía dưới, cửa thoát của van được mở rộng hơn. Nếu ga lạnh phun vào dàn quá nhiều, áp suất bay hơi tăng, độ quá nhiệt làm cho áp suất bầu cảm giảm, màng co lên trên đóng bớt cửa thoát của van. Cứ như vậy, van tự động điều chỉnh đúng lượng lỏng phun vào dàn, đúng độ quá nhiệt hơi hút và đưa 3 lực vào trạng thái cân bằng.

 

Trường hợp tải lạnh của dàn bay hơi tăng lên, ga lạnh bốc hơi mạnh, đoạn ống có hơi quá nhiệt dài hơn, độ quá nhiệt tăng lên làm cho áp suất bầu cảm tăng, màng bị đẩy xuống và van cũng mở rộngg hơn cửa thoát để phun nhều hơn ga lỏng vào dàn. Như vậy, khi tải lạnh tăng, van sẽ tự động mở to hơn và độ quá nhiệt hơi hút cũng tăng lên chút ít.

 

Tóm lại, van tiết lưu nhiệt có khả năng duy trì việc cấp lỏng đầy đủ cho dàn bay hơi ở các điều kiện tải khác nhau.

 

2. Đặc tính thiết kế và vận hành van tiết lưu nhiệt cân bằng trong

 

Đặc tính thiết kế van tiết lưu nhiệt

 

a Trong bầu cảm nhiệt của van được nạp cùng loại ga giống như trong hệ thống lạnh

 

b. Thể ích bầu cảm và lượng nạp cần phải thiết kế sao cho ở mọi chế độ nhiệt độ làm việc cảu màng dãn nở và ống mao vẫn tồn tại lỏng ở trong bầu cảm biến.

 

Ưu điểm van tiết lưu nhiệt

 

Bầu cảm luôn luôn điều chỉnh được lượng lỏng phun vào dàn phù hợp trong cả trường hợp van và màng có nhiệt độ thấp hơn.

 

Nhược điểm van tiết lưu nhiệt

 

1. Khi máy nén khởi động, áp suất hút và áp suất trong dàn bay hơi giảm xuống, nhưng vì bầu cảm của van chưa giảm nhiệt độ đồng thời nên áp suất trong bầu cảm tương đối cao, van mở quá lớn làm cho:

 

a. độ quá nhiệt thấp và có nguy cơ tràn lỏng về máy nén.

 

b. áp suất hút giảm chậm dần đến nguy cơ quá tải cho động cơ máy nén.

 

2. Ở cùng một chế độ điều chỉnh van, nếu nhệt độ sôi cao mà nhiệt độ quá nhiệt đạt yêu cầu thì ở nhiệt độ sôi thấp, độ quá nhiệt sẽ tăng quá cao. Độ quá nhiệt tăng quá cao sẽ làm cho năng suất lạnh giảm xuống.

 

3. Ở chu kỳ máy nghỉ, nếu bầu cảm được cố định ở vị trí “ấm” tương đối so với buồng lạnh thì áp suất bầu cảm sẽ đủ cao để mở van và lỏng sẽ tràn ngập dàn lạnh. Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến quá tải và tràn lỏng vào máy nén. Trong trường hợp này thường phải lắp đặt thêm 1 van điện từ trước van tiết lưu để khắc phục. Đôi khi người ta còn mở trễ van điện từ 30 ÷ 120 giây sau khi máy nén khởi động.

 

4. Các van tiết lưu nhiệt thông thường không có các đặc tính đặc biệt tránh được các nguy cơ va đập thủy lực hoặc gây quá tải cho máy nén.

 

Chính vì các nhược điểm đó mà các nhà thiết kế đã đưa ra các cải tiến khác phục được trình bày sau đây:

 

 So sánh van tiết lưu nhiệt cân bằng trong và cân bằng ngoài

 

Như ta đã biết tổn thất áp suất của dàn bay hơi gây ra độ quá nhiệt. Độ quá nhiệt hơi hút lại gây ra tổn thất năng suất lạnh cho hệ thông do hiệu quả trao đổi nhiệt của dàn bay hơi giảm.

 

 

 

Hình 1. Cấu tạo van tiết lưu cân bằng trong và van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

 

Để tránh cho dàn bay hơi bị giảm năng suất lạnh quá nhiều người ta qui định tổn thất áp suất tối đa cho dàn bay hơi khi sử dụng van tiết lưu cân bằng trong. Áp suất tối đa phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi và loại ga lạnh được giới thiệu trong bảng 1.1.

 

Tuy nhiên có một số trường hợp van tiết lưu nhiệt cân bằng trong đạt được các yêu cầu cơ bản trong khi tổn thất áp suất của dàn lại khá cao. Nhưng những trường hợp này cần được thực nghiệm trước trong phòng thí nghiệm. Những giá trị định hướng cho trong bảng 1.1 tỏ ra rất thích hợp với hầu hết các lĩnh vực ứng dụng lạnh. Nếu tổn thất áp suất của dàn hơi lớn hơn giá trị cho trong bảng 1.1, cần thiết phải lựa chọn van cân bằng ngoài thay thế cho van cân bằng trong.

 

Bảng 1.1 Tổn thấp áp suất cho phép của dàn bay hơi phụ thuộc nhiệt độ và loại gas lạnh

 

 

Ghi chú: van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài chỉ được phép sử dụng với các dàn bay hơi có đầu chia lỏng.

 

Khi đã sử dụng van cân bằng ngoài thì nhất thiết phải nối đường cân bằng ngoài, không bao giờ được dùng nắp bít lại. Nếu bít lại có thể dẫn đến dàn lạnh bị tràn lỏng, bị đói lỏng hoặc điều chỉnh sai lệch.

 

Nói chung, van tiết lưu cân bằng ngoài không biểu hiện bất kỳ nhược điểm nào ngay cả khi sử dụng nó với dàn bay hơi có tổn thất áp suất rất nhỏ.

 

Một điều cần lưu ý nữa là, nếu dàn bay hơi có đầu chia lỏng thì nhất thiết phải sử dụng van cân bằng ngoài vì tổn thất áp suất do đầu chia lỏng gây ra.

 

Vị trí nối ống cân bằng ngoài thường là 2 ÷ 3 cm phía sau vị trí cố định bầu cảm.

Tin khác



Sản phẩm đã xem


Copyright © 2015 www.baogiavattu.com

Báo Giá Vật Tư tổng hợp
www.baogiavattu.com - CHUYÊN CUNG CẤP THIẾT BỊ VẬT TƯ CÔNG NGHIỆP & DÂN DỤNG!

Văn phòng: 54/36/7 Lý Thường Kiệt, P.15, Q.11, TP. Hồ Chí Minh

Email: baogiathietbivattu@gmail.com