วาล์วขยายตัวตามความร้อน ท่อแคปิลลารี และวาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์ คืออุปกรณ์ควบคุมการไหลที่สำคัญสามชนิด

วาล์วขยายตัวตามความร้อน ท่อแคปิลลารี และวาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์ คืออุปกรณ์ควบคุมการไหลที่สำคัญสามชนิด

กลไกควบคุมการไหลเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์ทำความเย็น หน้าที่ของมันคือการลดความดันของของเหลวอิ่มตัว (หรือของเหลวที่เย็นตัวลง) ภายใต้ความดันการควบแน่นในคอนเดนเซอร์หรือถังรับของเหลว ให้เหลือความดันและอุณหภูมิการระเหยหลังจากควบคุมการไหลแล้ว โดยจะปรับการไหลของสารทำความเย็นที่เข้าสู่เครื่องระเหยตามการเปลี่ยนแปลงของภาระ อุปกรณ์ควบคุมการไหลที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ท่อแคปิลลารี วาล์วขยายตัวทางความร้อน และวาล์วลูกลอย

หากปริมาณของเหลวที่ส่งผ่านกลไกควบคุมการไหลไปยังคอยล์เย็นมีมากเกินไปเมื่อเทียบกับภาระของคอยล์เย็น ของเหลวสารทำความเย็นบางส่วนจะเข้าไปในคอมเพรสเซอร์พร้อมกับสารทำความเย็นที่เป็นก๊าซ ทำให้เกิดการอัดแบบเปียกหรืออุบัติเหตุค้อนของเหลวได้

ในทางตรงกันข้าม หากปริมาณของเหลวที่จ่ายเข้าไปน้อยเกินไปเมื่อเทียบกับภาระความร้อนของเครื่องระเหย พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนบางส่วนของเครื่องระเหยจะไม่สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ และอาจทำให้ความดันการระเหยลดลง ส่งผลให้ความสามารถในการทำความเย็นของระบบลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การทำความเย็นลดลง และอุณหภูมิไอเสียของคอมเพรสเซอร์สูงขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการหล่อลื่นตามปกติของคอมเพรสเซอร์

เมื่อสารทำความเย็นไหลผ่านรูเล็กๆ ส่วนหนึ่งของความดันสถิตจะเปลี่ยนเป็นความดันพลวัต และอัตราการไหลจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว กลายเป็นการไหลแบบปั่นป่วน ของเหลวถูกรบกวน แรงเสียดทานเพิ่มขึ้น และความดันสถิตลดลง ทำให้ของเหลวสามารถลดความดันและควบคุมการไหลได้ตามวัตถุประสงค์

การควบคุมแรงดันเป็นหนึ่งในสี่กระบวนการหลักที่ขาดไม่ได้ในวงจรการทำความเย็นแบบอัดอากาศ

กลไกควบคุมการไหลมีหน้าที่สองอย่าง:

วิธีหนึ่งคือการลดแรงดันของสารทำความเย็นเหลวที่มีแรงดันสูงที่ไหลออกมาจากคอนเดนเซอร์ลงให้เหลือแรงดันการระเหย

ประการที่สองคือการปรับปริมาณสารทำความเย็นเหลวที่ไหลเข้าสู่คอยล์เย็นตามการเปลี่ยนแปลงของภาระระบบ

1. วาล์วขยายตัวเนื่องจากความร้อน

วาล์วขยายตัวตามความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบทำความเย็นด้วยสารทำความเย็นฟรีออน โดยอาศัยกลไกการตรวจจับอุณหภูมิ มันจะเปลี่ยนตำแหน่งโดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของสารทำความเย็นที่ทางออกของเครื่องระเหย เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการปรับปริมาณการจ่ายสารทำความเย็น

วาล์วขยายตัวทางความร้อนส่วนใหญ่ถูกตั้งค่าความร้อนยวดยิ่งไว้ที่ 5 ถึง 6°C ก่อนออกจากโรงงาน โครงสร้างของวาล์วช่วยให้มั่นใจได้ว่าเมื่อความร้อนยวดยิ่งเพิ่มขึ้นอีก 2°C วาล์วจะอยู่ในตำแหน่งเปิดเต็มที่ เมื่อความร้อนยวดยิ่งอยู่ที่ประมาณ 2°C วาล์วขยายตัวจะปิด สปริงปรับสำหรับควบคุมความร้อนยวดยิ่ง ช่วงการปรับคือ 3～6℃

โดยทั่วไป ยิ่งค่าความร้อนยวดยิ่งที่ตั้งโดยวาล์วขยายตัวทางความร้อนสูงขึ้นเท่าใด ความสามารถในการดูดซับความร้อนของเครื่องระเหยก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น เพราะการเพิ่มค่าความร้อนยวดยิ่งจะใช้พื้นที่ผิวถ่ายเทความร้อนส่วนใหญ่ที่ส่วนท้ายของเครื่องระเหย ทำให้ไอน้ำอิ่มตัวถูกทำให้ร้อนยวดยิ่งในบริเวณนั้น ซึ่งจะใช้พื้นที่ถ่ายเทความร้อนส่วนหนึ่งของเครื่องระเหย ส่งผลให้พื้นที่การระเหยและการดูดซับความร้อนของสารทำความเย็นลดลง กล่าวคือ พื้นผิวของเครื่องระเหยไม่ได้ถูกใช้งานอย่างเต็มที่

อย่างไรก็ตาม หากระดับความร้อนยวดยิ่งต่ำเกินไป สารทำความเย็นเหลวอาจเข้าไปในคอมเพรสเซอร์ ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ค้อนของเหลวที่ไม่พึงประสงค์ ดังนั้น การควบคุมความร้อนยวดยิ่งจึงควรเหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่ามีสารทำความเย็นเข้าสู่เครื่องระเหยอย่างเพียงพอ ในขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้สารทำความเย็นเหลวเข้าไปในคอมเพรสเซอร์

วาล์วขยายตัวตามความร้อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัววาล์ว ชุดตรวจจับอุณหภูมิ และท่อแคปิลลารี โดยแบ่งตามวิธีการปรับสมดุลไดอะแฟรมออกเป็นสองประเภท คือ แบบปรับสมดุลภายในและแบบปรับสมดุลภายนอก

วาล์วขยายตัวทางความร้อนแบบปรับสมดุลภายใน

วาล์วขยายตัวทางความร้อนแบบสมดุลภายใน ประกอบด้วยตัววาล์ว ก้านดัน วาล์วบ่า เข็มวาล์ว สปริง ก้านปรับ หลอดวัดอุณหภูมิ ท่อเชื่อมต่อ ไดอะแฟรมตรวจจับ และส่วนประกอบอื่นๆ

วาล์วขยายตัวทางความร้อนแบบปรับสมดุลภายนอก

ความแตกต่างระหว่างวาล์วขยายตัวทางความร้อนแบบปรับสมดุลภายนอกและแบบปรับสมดุลภายในในด้านโครงสร้างและการติดตั้งคือ วาล์วแบบปรับสมดุลภายนอกนั้น พื้นที่ใต้ไดอะแฟรมไม่ได้เชื่อมต่อกับทางออกของวาล์ว แต่จะใช้ท่อปรับสมดุลขนาดเล็กเชื่อมต่อกับทางออกของคอยล์เย็น ด้วยวิธีนี้ ความดันของสารทำความเย็นที่กระทำต่อด้านล่างของไดอะแฟรมจะไม่ใช่ Po ที่ทางเข้าของคอยล์เย็นหลังจากลดความดันแล้ว แต่จะเป็นความดัน Pc ที่ทางออกของคอยล์เย็น เมื่อแรงของไดอะแฟรมสมดุลแล้ว จะเป็น Pg = Pc + Pw ระดับการเปิดของวาล์วจะไม่ได้รับผลกระทบจากความต้านทานการไหลในคอยล์เย็น จึงสามารถเอาชนะข้อเสียของวาล์วแบบปรับสมดุลภายในได้ วาล์วแบบปรับสมดุลภายนอกส่วนใหญ่ใช้ในกรณีที่ความต้านทานของคอยล์เย็นมีค่าสูง

โดยปกติแล้ว ระดับความร้อนยิ่งยวดของไอน้ำเมื่อวาล์วขยายตัวปิดอยู่ จะเรียกว่า ระดับความร้อนยิ่งยวดเมื่อปิด และระดับความร้อนยิ่งยวดเมื่อปิดจะเท่ากับระดับความร้อนยิ่งยวดเมื่อเปิดรูวาล์ว ระดับความร้อนยิ่งยวดเมื่อปิดนั้นสัมพันธ์กับแรงกดล่วงหน้าของสปริง ซึ่งสามารถปรับได้โดยคันโยกปรับ

อุณหภูมิเกินพิกัดเมื่อปรับสปริงไปที่ตำแหน่งหลวมที่สุดเรียกว่า อุณหภูมิเกินพิกัดปิดต่ำสุด ในทางตรงกันข้าม อุณหภูมิเกินพิกัดเมื่อปรับสปริงไปที่ตำแหน่งแน่นที่สุดเรียกว่า อุณหภูมิเกินพิกัดปิดสูงสุด โดยทั่วไป อุณหภูมิเกินพิกัดปิดต่ำสุดของวาล์วขยายตัวจะไม่เกิน 2℃ และอุณหภูมิเกินพิกัดปิดสูงสุดจะไม่น้อยกว่า 8℃

สำหรับวาล์วขยายตัวทางความร้อนแบบสมดุลภายใน แรงดันการระเหยจะกระทำใต้ไดอะแฟรม หากความต้านทานของคอยล์เย็นค่อนข้างสูง จะเกิดการสูญเสียความต้านทานการไหลมากเมื่อสารทำความเย็นไหลในคอยล์เย็นบางตัว ซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อประสิทธิภาพการทำงานของวาล์วขยายตัวทางความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานของคอยล์เย็นเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ระดับความร้อนยวดยิ่งที่ทางออกของคอยล์เย็นเพิ่มขึ้น และการใช้พื้นที่ถ่ายเทความร้อนของคอยล์เย็นไม่เหมาะสม

สำหรับวาล์วขยายตัวทางความร้อนแบบปรับสมดุลภายนอก แรงดันที่กระทำใต้ไดอะแฟรมคือแรงดันขาออกของเครื่องระเหย ไม่ใช่แรงดันการระเหย และสถานการณ์ก็จะดีขึ้น

2. เส้นเลือดฝอย

ท่อแคปิลลารีเป็นอุปกรณ์ควบคุมการไหลที่ง่ายที่สุด ท่อแคปิลลารีเป็นท่อทองแดงบางมากที่มีความยาวตามที่กำหนด และโดยทั่วไปแล้วเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจะอยู่ที่ 0.5 ถึง 2 มิลลิเมตร

คุณสมบัติของท่อแคปิลลารีในฐานะอุปกรณ์ควบคุมการไหล

(1) เส้นเลือดฝอยถูกดึงมาจากท่อทองแดงสีแดง ซึ่งสะดวกต่อการผลิตและราคาถูก

(2) ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ และไม่สามารถทำให้เกิดความล้มเหลวและการรั่วไหลได้ง่าย

(3) มีลักษณะของการชดเชยตนเอง

(4) หลังจากคอมเพรสเซอร์ทำความเย็นหยุดทำงาน ความดันด้านแรงดันสูงและความดันด้านแรงดันต่ำในระบบทำความเย็นสามารถปรับสมดุลได้อย่างรวดเร็ว เมื่อเริ่มทำงานอีกครั้ง มอเตอร์ของคอมเพรสเซอร์ทำความเย็นจะเริ่มทำงาน

3. วาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์

วาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นแบบปรับความเร็วได้ ซึ่งใช้ในเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์ควบคุมอัจฉริยะ ข้อดีของวาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ ช่วงการปรับอัตราการไหลกว้าง ความแม่นยำในการควบคุมสูง เหมาะสำหรับการควบคุมอัจฉริยะ และเหมาะสำหรับการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของสารทำความเย็นประสิทธิภาพสูงอย่างรวดเร็ว

ข้อดีของวาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์

ช่วงการปรับอัตราการไหลกว้าง

ความแม่นยำในการควบคุมสูง;

เหมาะสำหรับการควบคุมอัจฉริยะ;

สามารถนำไปใช้กับการเปลี่ยนแปลงการไหลของสารทำความเย็นอย่างรวดเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง

การเปิดของวาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถปรับให้เข้ากับความเร็วของคอมเพรสเซอร์ได้ เพื่อให้ปริมาณสารทำความเย็นที่ส่งมาจากคอมเพรสเซอร์ตรงกับปริมาณของเหลวที่จ่ายโดยวาล์ว ซึ่งจะช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องระเหยให้สูงสุด และควบคุมระบบปรับอากาศและทำความเย็นได้อย่างเหมาะสมที่สุด

การใช้ลิ้นขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของคอมเพรสเซอร์อินเวอร์เตอร์ ช่วยให้ปรับอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว และปรับปรุงอัตราประสิทธิภาพการใช้พลังงานตามฤดูกาลของระบบ สำหรับเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์กำลังสูง จำเป็นต้องใช้ลิ้นขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนประกอบควบคุมการไหล

โครงสร้างของวาล์วขยายตัวอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ การตรวจจับ การควบคุม และการทำงาน โดยแบ่งตามวิธีการขับเคลื่อนได้เป็นแบบแม่เหล็กไฟฟ้าและแบบไฟฟ้า แบบไฟฟ้ายังแบ่งย่อยออกเป็นแบบทำงานโดยตรงและแบบลดความเร็ว มอเตอร์สเต็ปปิ้งที่มีเข็มวาล์วเป็นแบบทำงานโดยตรง และมอเตอร์สเต็ปปิ้งที่มีเข็มวาล์วผ่านชุดเกียร์ทดรอบเป็นแบบลดความเร็ว