熱力膨脹閥是以蒸發器出口處的過熱度為反饋信號，使之與給定過熱度值進行比較后產生偏差信號來調節進入蒸發器的制冷劑流量的直接作用式比例調節器，它集發信器、調節器和執行器于一體。

當發信器所測得的參數與給定值有偏差時，發信器的物理量發生變化，并產生足夠大的能量直接推動執行器動作，執行器的位置變化與被調參數成比例。

熱力膨脹閥按照平衡方式不同，可分為內平衡式熱力膨脹閥和外平衡式熱力膨脹閥兩種。液態冷劑在蒸發器中蒸發吸熱，流到蒸發器出口時，已經完全汽化，并有一定的過熱度。熱力膨脹閥的感溫筒緊貼在蒸發器出口管路上，并感受蒸發器出口的溫度。如果溫包內所充的液體與冷劑相同，則熱力膨脹閥膜片上方的液體壓力大于膜片下方的液體壓力，并且蒸發器出口的溫度越高，即過熱度越大，膜片上方的液體壓力越大。

這一壓力差通過頂桿與膜片下方的調節彈簧的張力相平衡。如果改變調節彈簧的張力即可改變頂桿的上頂力，從而改變針閥的開度。顯然，蒸發器過熱度高低也會導致針閥開度的變化。當調節彈簧被調節在某一位置時，膨脹閥就會根據蒸發器出口的溫度自動改變針閥開度，使蒸發器出口過熱度保持在一定值上。

熱力膨脹閥開度調得過大，感溫包安裝錯誤或固定松脫，以致感受的溫度過高而使閥芯不正常地開大，使大量濕蒸汽吸入壓縮機導致缸頭結霜。熱力膨脹閥配合蒸發器工作時過熱度的調節使用。

蒸發器出口過熱度太大，則蒸發器后部過熱段太長，制冷量會顯著降低；出口過熱度太小，又可能造成壓縮機液擊甚至是缸頭結霜。一般認為膨脹閥以調到蒸發器出口工作過熱度為3℃～8℃為宜。

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