Valvola di espansione termica, tubo capillare, valvola di espansione elettronica, tre importanti dispositivi di strozzamento
Il meccanismo di laminazione è uno dei componenti più importanti di un impianto di refrigerazione. La sua funzione è quella di ridurre la pressione del liquido saturo (o sottoraffreddato) presente nel condensatore o nel serbatoio di raccolta del liquido alla pressione e alla temperatura di evaporazione, dopo la laminazione. In base alle variazioni di carico, il flusso di refrigerante che entra nell'evaporatore viene regolato. I dispositivi di laminazione comunemente utilizzati includono tubi capillari, valvole di espansione termica e valvole a galleggiante.
Se la quantità di liquido fornita dal meccanismo di strozzamento all'evaporatore è eccessiva rispetto al carico dell'evaporatore, parte del refrigerante liquido entrerà nel compressore insieme al refrigerante gassoso, causando compressione a umido o colpi d'ariete.
Al contrario, se la quantità di liquido in ingresso è troppo piccola rispetto al carico termico dell'evaporatore, parte della superficie di scambio termico dell'evaporatore non sarà in grado di funzionare a pieno regime e la pressione di evaporazione si ridurrà; di conseguenza, la capacità di raffreddamento del sistema diminuirà, il coefficiente di raffreddamento si ridurrà e la temperatura di scarico del compressore aumenterà, compromettendo la normale lubrificazione del compressore stesso.
Quando il fluido refrigerante passa attraverso un piccolo foro, parte della pressione statica si converte in pressione dinamica e la portata aumenta bruscamente, diventando un flusso turbolento; il fluido viene perturbato, la resistenza all'attrito aumenta e la pressione statica diminuisce, in modo che il fluido possa raggiungere lo scopo di ridurre la pressione e regolare il flusso.
La laminazione è uno dei quattro processi principali indispensabili al ciclo di refrigerazione a compressione.
Il meccanismo di strozzamento ha due funzioni:
Un metodo consiste nel strozzare e depressurizzare il refrigerante liquido ad alta pressione in uscita dal condensatore fino alla pressione di evaporazione.
Il secondo consiste nel regolare la quantità di liquido refrigerante che entra nell'evaporatore in base alle variazioni del carico del sistema.
1. Valvola di espansione termica
La valvola di espansione termica è ampiamente utilizzata nei sistemi di refrigerazione a Freon. Grazie al suo meccanismo di rilevamento della temperatura, si regola automaticamente in base alle variazioni di temperatura del refrigerante all'uscita dell'evaporatore, consentendo così di modulare la quantità di refrigerante erogata.
La maggior parte delle valvole di espansione termica ha un surriscaldamento preimpostato tra 5 e 6 °C prima di lasciare la fabbrica. La struttura della valvola garantisce che, quando il surriscaldamento aumenta di altri 2 °C, la valvola si trovi in posizione completamente aperta. Quando il surriscaldamento è di circa 2 °C, la valvola di espansione si chiude. La molla di regolazione per il controllo del surriscaldamento ha un intervallo di regolazione compreso tra 3 e 6 °C.
In generale, maggiore è il grado di surriscaldamento impostato dalla valvola di espansione termica, minore è la capacità di assorbimento del calore dell'evaporatore, perché l'aumento del grado di surriscaldamento occupa una parte considerevole della superficie di scambio termico nella parte finale dell'evaporatore, impedendo al vapore saturo di surriscaldarsi in quella zona. Ciò riduce l'area di vaporizzazione e assorbimento del calore del refrigerante, ovvero la superficie dell'evaporatore non viene sfruttata appieno.
Tuttavia, se il grado di surriscaldamento è troppo basso, il refrigerante liquido può essere aspirato nel compressore, provocando il fenomeno indesiderato del colpo d'ariete. Pertanto, la regolazione del surriscaldamento deve essere adeguata per garantire che una quantità sufficiente di refrigerante entri nell'evaporatore, impedendo al contempo che il refrigerante liquido entri nel compressore.
La valvola di espansione termica è composta principalmente da un corpo valvola, un sensore di temperatura e un tubo capillare. Esistono due tipi di valvole di espansione termica: a bilanciamento interno e a bilanciamento esterno, a seconda del metodo di bilanciamento del diaframma utilizzato.
Valvola di espansione termica a bilanciamento interno
La valvola di espansione termica a bilanciamento interno è composta da corpo valvola, asta di spinta, sede valvola, ago valvola, molla, asta di regolazione, bulbo sensore di temperatura, tubo di collegamento, diaframma sensore e altri componenti.
Valvola di espansione termica bilanciata esternamente
La differenza tra la valvola di espansione termica a bilanciamento esterno e quella a bilanciamento interno, sia nella struttura che nell'installazione, risiede nel fatto che lo spazio sotto il diaframma della valvola a bilanciamento esterno non è collegato all'uscita della valvola, bensì a un tubo di bilanciamento di piccolo diametro che lo collega all'uscita dell'evaporatore. In questo modo, la pressione del refrigerante che agisce sulla parte inferiore del diaframma non è Po all'ingresso dell'evaporatore dopo la strozzatura, bensì Pc all'uscita dell'evaporatore. Quando la forza sul diaframma è bilanciata, si ha Pg = Pc + Pw. Il grado di apertura della valvola non è influenzato dalla resistenza al flusso nella serpentina dell'evaporatore, superando così i limiti della valvola a bilanciamento interno. La valvola a bilanciamento esterno viene utilizzata principalmente nei casi in cui la resistenza della serpentina dell'evaporatore è elevata.
Solitamente, il grado di surriscaldamento del vapore a valvola di espansione chiusa viene definito grado di surriscaldamento a valvola chiusa, che coincide con il grado di surriscaldamento a valvola aperta, ovvero quando il foro della valvola inizia ad aprirsi. Il surriscaldamento a valvola chiusa è correlato al precarico della molla, che può essere regolato tramite l'apposita leva.
Il surriscaldamento quando la molla è regolata nella posizione più lasca è chiamato surriscaldamento minimo a valvola chiusa; al contrario, il surriscaldamento quando la molla è regolata nella posizione più tesa è chiamato surriscaldamento massimo a valvola chiusa. Generalmente, il grado di surriscaldamento minimo a valvola chiusa della valvola di espansione non supera i 2°C, e il grado di surriscaldamento massimo a valvola chiusa non è inferiore a 8°C.
Nel caso di una valvola di espansione termica a bilanciamento interno, la pressione di evaporazione agisce sotto il diaframma. Se la resistenza dell'evaporatore è relativamente elevata, si verificherà una notevole perdita di carico dovuta alla resistenza al flusso quando il refrigerante scorre in alcuni evaporatori, il che influirà negativamente sul funzionamento della valvola di espansione termica. Le prestazioni dell'evaporatore aumentano, con conseguente incremento del grado di surriscaldamento all'uscita dell'evaporatore e un utilizzo non ottimale della superficie di scambio termico dell'evaporatore.
Nelle valvole di espansione termica a bilanciamento esterno, la pressione che agisce sotto il diaframma è la pressione di uscita dell'evaporatore, non la pressione di evaporazione, e la situazione risulta migliorata.
2. Capillare
Il capillare è il dispositivo di strozzamento più semplice. Si tratta di un tubicino di rame molto sottile, di lunghezza specifica, con un diametro interno generalmente compreso tra 0,5 e 2 mm.
Caratteristiche del capillare come dispositivo di strozzamento
(1) Il capillare viene ricavato da un tubo di rame rosso, che è comodo da fabbricare ed economico;
(2) Non ci sono parti mobili e non è facile causare guasti e perdite;
(3) Ha le caratteristiche dell’autocompensazione,
(4) Dopo che il compressore di refrigerazione si è arrestato, la pressione sul lato ad alta pressione e la pressione sul lato a bassa pressione nel sistema di refrigerazione possono essere rapidamente bilanciate. Quando riprende a funzionare, il motore del compressore di refrigerazione si avvia.
3. Valvola di espansione elettronica
La valvola di espansione elettronica è di tipo a velocità variabile e viene utilizzata nei condizionatori d'aria inverter a controllo intelligente. I vantaggi della valvola di espansione elettronica sono: un ampio intervallo di regolazione del flusso; elevata precisione di controllo; idoneità al controllo intelligente; idoneità a rapide variazioni del flusso di refrigerante ad alta efficienza.
Vantaggi delle valvole di espansione elettroniche
Ampio intervallo di regolazione del flusso;
Elevata precisione di controllo;
Adatto al controllo intelligente;
Applicabile a rapide variazioni del flusso di refrigerante con elevata efficienza.
L'apertura della valvola di espansione elettronica può essere adattata alla velocità del compressore, in modo che la quantità di refrigerante erogata dal compressore corrisponda alla quantità di liquido fornita dalla valvola, massimizzando così la capacità dell'evaporatore e ottenendo un controllo ottimale del sistema di climatizzazione e refrigerazione.
L'utilizzo di una valvola di espansione elettronica può migliorare l'efficienza energetica del compressore inverter, consentire una rapida regolazione della temperatura e ottimizzare il rapporto di efficienza energetica stagionale del sistema. Nei condizionatori d'aria inverter ad alta potenza, le valvole di espansione elettroniche devono essere utilizzate come componenti di strozzatura.
La struttura della valvola di espansione elettronica è composta da tre parti: rilevamento, controllo ed esecuzione. In base al metodo di azionamento, si può distinguere tra tipo elettromagnetico e tipo elettrico. Il tipo elettrico si suddivide ulteriormente in tipo ad azione diretta e tipo a decelerazione. Il motore passo-passo con azionamento a spillo è del tipo ad azione diretta, mentre il motore passo-passo con azionamento a spillo tramite un riduttore è del tipo a decelerazione.
Data di pubblicazione: 25 novembre 2022
