Válvula de expansión térmica, tubo capilar, válvula de expansión electrónica: tres importantes dispositivos de estrangulamiento.
El mecanismo de estrangulamiento es uno de los componentes importantes del sistema de refrigeración. Su función es reducir la presión del líquido saturado (o líquido subenfriado) en el condensador o depósito de líquido hasta la presión y temperatura de evaporación tras el estrangulamiento. Según la carga, se ajusta el flujo de refrigerante que ingresa al evaporador. Los dispositivos de estrangulamiento más comunes incluyen tubos capilares, válvulas de expansión térmica y válvulas de flotador.
Si la cantidad de líquido suministrada al evaporador por el mecanismo de estrangulamiento es demasiado grande en comparación con la carga del evaporador, parte del refrigerante líquido entrará en el compresor junto con el refrigerante gaseoso, provocando accidentes por compresión húmeda o golpe de ariete líquido.
Por el contrario, si la cantidad de líquido suministrado es demasiado pequeña en comparación con la carga térmica del evaporador, parte del área de intercambio de calor del evaporador no podrá funcionar completamente, e incluso la presión de evaporación se reducirá; y la capacidad de enfriamiento del sistema se reducirá, el coeficiente de enfriamiento se reducirá y la temperatura de descarga del compresor aumentará, lo que afecta la lubricación normal del compresor.
Cuando el fluido refrigerante pasa a través de un pequeño orificio, parte de la presión estática se convierte en presión dinámica, y el caudal aumenta bruscamente, convirtiéndose en un flujo turbulento. El fluido se ve perturbado, la resistencia por fricción aumenta y la presión estática disminuye, de modo que el fluido puede lograr el objetivo de reducir la presión y regular el caudal.
La regulación del flujo es uno de los cuatro procesos principales indispensables para el ciclo de refrigeración por compresión.
El mecanismo de estrangulamiento tiene dos funciones:
Una opción es regular y despresurizar el refrigerante líquido a alta presión que sale del condensador hasta la presión de evaporación.
La segunda consiste en ajustar la cantidad de líquido refrigerante que entra en el evaporador en función de los cambios en la carga del sistema.
1. Válvula de expansión térmica
La válvula de expansión térmica se utiliza ampliamente en los sistemas de refrigeración con freón. Mediante un mecanismo de detección de temperatura, se ajusta automáticamente a la variación de la temperatura del refrigerante a la salida del evaporador para regular el suministro de refrigerante líquido.
La mayoría de las válvulas de expansión térmica tienen su sobrecalentamiento ajustado a 5-6 °C antes de salir de fábrica. La estructura de la válvula garantiza que, al aumentar el sobrecalentamiento en 2 °C, la válvula se encuentre completamente abierta. Cuando el sobrecalentamiento alcanza aproximadamente los 2 °C, la válvula de expansión se cierra. El resorte de ajuste controla el sobrecalentamiento, con un rango de ajuste de 3 a 6 °C.
En términos generales, cuanto mayor sea el grado de sobrecalentamiento establecido por la válvula de expansión térmica, menor será la capacidad de absorción de calor del evaporador. Esto se debe a que un mayor grado de sobrecalentamiento ocupa una parte considerable de la superficie de transferencia de calor en la cola del evaporador, de modo que el vapor saturado que se sobrecalienta en esta zona ocupa parte del área de transferencia de calor del evaporador, lo que reduce relativamente el área de vaporización y absorción de calor del refrigerante; es decir, la superficie del evaporador no se utiliza por completo.
Sin embargo, si el grado de sobrecalentamiento es demasiado bajo, el refrigerante líquido puede entrar en el compresor, provocando el fenómeno desfavorable del golpe de ariete. Por lo tanto, la regulación del sobrecalentamiento debe ser la adecuada para asegurar que entre suficiente refrigerante en el evaporador, evitando al mismo tiempo que el refrigerante líquido entre en el compresor.
La válvula de expansión térmica se compone principalmente de un cuerpo de válvula, un sensor de temperatura y un tubo capilar. Existen dos tipos de válvulas de expansión térmica: de equilibrio interno y de equilibrio externo, según el método de equilibrio del diafragma.
Válvula de expansión térmica de equilibrio interno
La válvula de expansión térmica de equilibrio interno se compone de cuerpo de válvula, varilla de empuje, asiento de válvula, aguja de válvula, resorte, varilla reguladora, bulbo sensor de temperatura, tubo de conexión, diafragma sensor y otros componentes.
Válvula de expansión térmica con compensación externa
La diferencia entre la válvula de expansión térmica de equilibrio externo y la de equilibrio interno, tanto en su estructura como en su instalación, radica en que el espacio bajo el diafragma de la válvula de equilibrio externo no está conectado a la salida de la válvula, sino que se utiliza un tubo de equilibrio de pequeño diámetro para conectarlo a la salida del evaporador. De esta forma, la presión del refrigerante que actúa sobre la parte inferior del diafragma no es Po a la entrada del evaporador tras la estrangulación, sino la presión Pc a la salida del evaporador. Cuando la fuerza del diafragma se equilibra, Pg = Pc + Pw. El grado de apertura de la válvula no se ve afectado por la resistencia al flujo en la serpentina del evaporador, superando así las limitaciones del tipo de equilibrio interno. El tipo de equilibrio externo se utiliza principalmente en situaciones donde la resistencia de la serpentina del evaporador es elevada.
Generalmente, el grado de sobrecalentamiento del vapor cuando la válvula de expansión está cerrada se denomina grado de sobrecalentamiento en posición cerrada, y este grado es igual al grado de sobrecalentamiento en posición abierta cuando la válvula comienza a abrirse. El sobrecalentamiento en posición cerrada está relacionado con la precarga del resorte, que se puede ajustar mediante la palanca de ajuste.
El sobrecalentamiento cuando el resorte está ajustado a la posición más floja se denomina sobrecalentamiento mínimo en posición cerrada; por el contrario, el sobrecalentamiento cuando el resorte está ajustado a la posición más tensa se denomina sobrecalentamiento máximo en posición cerrada. Generalmente, el grado de sobrecalentamiento mínimo en posición cerrada de la válvula de expansión no supera los 2 °C, y el grado de sobrecalentamiento máximo en posición cerrada no es inferior a 8 °C.
En la válvula de expansión térmica de equilibrio interno, la presión de evaporación actúa sobre el diafragma. Si la resistencia del evaporador es relativamente alta, se producirá una gran pérdida por resistencia al flujo cuando el refrigerante circule por el evaporador, lo que afectará gravemente a la válvula de expansión térmica. El rendimiento del evaporador aumenta, lo que conlleva un incremento del grado de sobrecalentamiento a la salida del evaporador y una utilización inadecuada de su superficie de transferencia de calor.
En el caso de las válvulas de expansión térmica con compensación externa, la presión que actúa bajo el diafragma es la presión de salida del evaporador, no la presión de evaporación, y la situación mejora.
2. Capilar
El capilar es el dispositivo de estrangulamiento más simple. El capilar es un tubo de cobre muy delgado con una longitud específica, y su diámetro interior suele ser de 0,5 a 2 mm.
Características del capilar como dispositivo de estrangulamiento
(1) El capilar se extrae de un tubo de cobre rojo, que es fácil de fabricar y barato;
(2) No tiene partes móviles y no es fácil que cause fallas y fugas;
(3) Tiene las características de autocompensación,
(4) Después de que el compresor de refrigeración deja de funcionar, la presión en el lado de alta presión y la presión en el lado de baja presión en el sistema de refrigeración se pueden equilibrar rápidamente. Cuando vuelve a funcionar, el motor del compresor de refrigeración arranca.
3. Válvula de expansión electrónica
La válvula de expansión electrónica es de tipo velocidad y se utiliza en los aires acondicionados inverter con control inteligente. Sus ventajas son: un amplio rango de ajuste de caudal, alta precisión de control, idoneidad para el control inteligente y adaptabilidad a cambios rápidos en el caudal de refrigerante de alta eficiencia.
Ventajas de las válvulas de expansión electrónicas
Amplio rango de ajuste de flujo;
Alta precisión de control;
Adecuado para el control inteligente;
Puede aplicarse a cambios rápidos en el flujo de refrigerante con alta eficiencia.
La apertura de la válvula de expansión electrónica se puede adaptar a la velocidad del compresor, de modo que la cantidad de refrigerante suministrada por el compresor coincida con la cantidad de líquido suministrada por la válvula, maximizando así la capacidad del evaporador y logrando un control óptimo del sistema de aire acondicionado y refrigeración.
El uso de válvulas de expansión electrónicas puede mejorar la eficiencia energética del compresor inverter, lograr un ajuste rápido de la temperatura y optimizar el índice de eficiencia energética estacional del sistema. En los aires acondicionados inverter de alta potencia, las válvulas de expansión electrónicas deben utilizarse como componentes de estrangulamiento.
La estructura de la válvula de expansión electrónica consta de tres partes: detección, control y ejecución. Según el método de accionamiento, se divide en electromagnética y eléctrica. La eléctrica se subdivide en de acción directa y de desaceleración. El motor paso a paso con aguja de válvula es de acción directa, mientras que el motor paso a paso con aguja de válvula mediante un reductor de engranajes es de desaceleración.
Fecha de publicación: 25 de noviembre de 2022
