趙舉，朱洪亮，許敬能

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海 200072）

熱力膨脹閥是一種自動膨脹閥，它利用蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣的過熱度調(diào)節(jié)閥孔開度以調(diào)節(jié)供液量和蒸發(fā)器出口制冷劑氣體過熱度變化而動作，廣泛應(yīng)用于制冷機［1］。四通換向閥是熱泵型空調(diào)制冷裝置中用來改變制冷劑流向的閥件，進行制冷和制熱的切換［2］。兩種閥件是制冷系統(tǒng)不可缺少的重要裝置，其容量對制冷系統(tǒng)的性能具有重大影響。

熱力膨脹閥和四通換向閥現(xiàn)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 3548及JB/T 7230，國內(nèi)廠家一般依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，研制相應(yīng)的測試平臺，對產(chǎn)品進行試驗研究及檢測，對提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重大意義。

1 制冷閥件名義容量試驗原理

依據(jù)JB/T 3548制冷用熱力膨脹閥標(biāo)準(zhǔn)，其名義容量試驗方法如下：首先調(diào)定靜止過熱度，然后將熱力膨脹閥安裝在制冷劑流量試驗裝置上。調(diào)節(jié)試驗工況，使膨脹閥出口壓力為蒸發(fā)溫度對應(yīng)的制冷劑飽和壓力，慢慢升高過熱度達10℃，再逐漸降低過熱度，直至制冷劑質(zhì)量流量為0。記錄全過程感溫包溫度值和制冷劑質(zhì)量流量值。繪制膨脹閥過熱度-質(zhì)量流量特性曲線，將同一過熱度下開啟流量和關(guān)閉流量的平均值作為該過熱度下的制冷劑質(zhì)量流量值，求得G2點和G1點處質(zhì)量流量的差就是膨脹閥名義流量值［3］，如圖1所示。

圖1 過熱度-制冷流量曲線圖

膨脹閥名義制冷量計算公式：

其中：

式中：

Q——膨脹閥的名義制冷量；

G1——膨脹閥初始點（過熱度為靜止過熱度）的平均質(zhì)量流量；

G2——膨脹閥名義點（該點的過熱度為靜止過熱度與開啟過熱度之和）的平均質(zhì)量流量；

q1、 q1’——膨脹閥初始點的開啟、關(guān)閉質(zhì)量流量；

q2、 q2’——膨脹閥名義點的開啟、關(guān)閉質(zhì)量流量；

h1——進入膨脹閥制冷劑液體比焓值；

h2——出蒸發(fā)器制冷劑飽和氣體比焓值。

進行四通換向閥名義容量試驗時，依據(jù)JB/T 7230 熱泵用四通換向閥標(biāo)準(zhǔn)，其名義容量是在名義工況下，流過換向閥吸入通道的制冷劑質(zhì)量流量和制冷系統(tǒng)在名義工況下膨脹閥入口處液體比焓值與蒸發(fā)溫度下壓縮機吸氣過熱蒸汽比焓值之差的乘積［4］。

測試方法如下：啟動相應(yīng)試驗裝置，使之逐步達到規(guī)定的名義工況條件。調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)排氣側(cè)氣體參數(shù)，使通過換向閥的高壓進氣管（D管）的氣體制冷劑壓力保持在40±0.5℃冷凝溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽壓力，調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)吸氣側(cè)氣體參數(shù)，使通過換向閥低壓吸氣管（S管）的氣體制冷劑壓力保持在5±0.5℃蒸發(fā)溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽壓力和15±3℃過熱吸氣溫度。調(diào)節(jié)通過換向閥吸入通道的制冷劑流量，使氣管E與氣管S之間的壓 力 降 從0.005MPa升 至0.035MPa， 并 每 升0.005MPa進行一次流量測定。繪制壓力降-流量曲線，取壓力降0.015MPa對應(yīng)的流量值為名義工況點流量mv。

換向閥名義容量計算公式：

式中：

Qrv— —換向閥名義容量；

mv— —名義工況下閥制冷劑流量；

h2——名義工況時在蒸發(fā)溫度下的制冷劑過熱氣體比焓；

h1——名義工況時閥進口出的制冷劑液體比焓。

2 制冷閥件名義容量試驗系統(tǒng)

本文采用一套裝置，通過閥件的切換可分別對熱力膨脹閥、四通換向閥進行制冷容量測試，節(jié)約了設(shè)備成本。試驗裝置包括熱力膨脹閥測試管路和四通換向閥測試管路。

熱力膨脹閥測試管路如圖2所示，包括被測熱力膨脹閥、恒溫浴槽、變頻壓縮機、冷凝器、儲液器、干燥過濾器、過冷器、混合器、蒸發(fā)器、氣液分離器、流量計及若干閥件、溫度、壓力傳感器。進行熱力膨脹閥測試時，截止閥VQ4、VQ5、VQ6、VQ7、VQ8、VQ9、VJ3和調(diào)節(jié)針閥VT3關(guān)閉，截止閥VQ1、VQ2、VQ3、VJ1、VJ2、調(diào)節(jié)針閥VT1、VT2開啟。制冷劑的循環(huán)過程如圖2中的粗線所示，制冷劑由變頻壓縮機流出后，流經(jīng)截止閥VJ1、調(diào)節(jié)針閥VT1所在的管路，流至冷凝器進行冷凝，然后流過儲液器、干燥過濾器。從干燥過濾器流出的制冷劑液體流經(jīng)視液鏡、流量計1到過冷器進行過冷，過冷后的制冷劑液體流經(jīng)固定于截止閥VQ1、VQ2所在管路上的被測熱力膨脹閥，再經(jīng)過截止閥VJ2、調(diào)節(jié)針閥VT2進入混合器和蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)后的氣體流經(jīng)VQ3所在的管路，進入氣液分離器，然后返回變頻壓縮機，完成制冷循環(huán)。

圖2 熱力膨脹閥測試系統(tǒng)圖

四通換向閥測試管路如圖3所示，包括被測四通換向閥及與熱力膨脹閥測試管路共用的變頻壓縮機、油分離器、冷凝器、儲液器、干燥過濾器、混合器、蒸發(fā)器、壓力傳感器、溫度傳感器、氣液分離器。進行四通換向閥測試時，截止閥VQ1、VQ2、VQ3、VJ1、VJ2、調(diào)節(jié)針閥VT1、VT2關(guān)閉，截止閥VQ4、VQ5、VQ6、VQ7、VJ3、VQ9、VJ4、VQ8、調(diào)節(jié)針閥VT3、VT4開啟。制冷劑的循環(huán)過程如圖3粗線所示，制冷劑由變頻壓縮機流出后，經(jīng)截止閥VQ4、VQ5所在的管路，流至冷凝器進行冷凝，然后流過儲液器、干燥過濾器。從干燥過濾器流出的制冷劑液體流經(jīng)截止閥VJ3、調(diào)節(jié)針閥VT3后進入混合器和蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)后的氣體流經(jīng)截止閥VQ8所在的管路，再流經(jīng)流量計2、視液鏡從截止閥VQ7所在的管路流入被測四通換向閥的E口，再從S口流出，經(jīng)過截止閥VQ6所在管路，流經(jīng)截止閥VJ3、調(diào)節(jié)針閥VT3管路，再經(jīng)截止閥VQ9進入氣液分離器，然后返回變頻壓縮機，完成制冷循環(huán)。

圖3 四通換向閥測試系統(tǒng)圖

此試驗臺還包括一套流經(jīng)蒸發(fā)器、冷凝器、過冷器相連通的水系統(tǒng)（圖中未畫出）用于調(diào)節(jié)試驗工況。試驗系統(tǒng)中設(shè)有多個溫度傳感器、壓力傳感器、兩個流量計采集試驗所需的溫度、壓力和流量，數(shù)據(jù)采集后輸入到上位機中。兩種閥件要求的試驗工況通過手動調(diào)節(jié)，可以通過調(diào)節(jié)變頻壓縮機的頻率控制，當(dāng)僅調(diào)節(jié)變頻壓縮機不能達到試驗工況時，對于熱力膨脹閥，通過調(diào)節(jié)VT3、VJ3進行制冷劑流體的旁通，來將被測熱力膨脹閥制冷劑出口壓力調(diào)節(jié)至要求工況。試驗中，通過改變恒溫槽的設(shè)定值，使熱力膨脹閥的感溫包所測到溫度按照標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的工況變化，在過程中記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。對于四通換向閥，通過調(diào)節(jié)VJ3、VT3、VJ4、VT4將被測四通換向閥的S口壓力調(diào)節(jié)至工況要求壓力。試驗中，通過調(diào)節(jié)進入閥件的吸入通道的制冷劑流量，來測量四通換向閥S、E口之間的壓力值，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制圖表，整理試驗中所需要的相關(guān)測量結(jié)果。

3 結(jié)論

在參考國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)熱力膨脹閥和四通換向閥的測試標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，根據(jù)其方法設(shè)計了適用于測試兩種閥件容量性能的試驗裝置，采用一套裝置，實現(xiàn)了兩種閥件的有效評估，有效的節(jié)省了設(shè)備成本。該試驗臺的研制對于制冷閥件的質(zhì)量監(jiān)督具有重要意義。