ऊष्मीय प्रसार वाल्व

एक थर्मल विस्तार वाल्व या थर्मोस्टेटिक विस्तार वाल्व (अधिकांशतः टीईवी, टीएक्सवी, या टीएक्स वाल्व के रूप में संक्षिप्त) वाष्प-संपीड़न प्रशीतन और एयर कंडीशनिंग सिस्टम में एक घटक है जो बाष्पीकरणकर्ता में जारी रेफ्रिजरेंट की मात्रा को नियंत्रित करता है और इसका उद्देश्य बाष्पीकरणकर्ता से निकलने वाले रेफ्रिजरेंट की सुपरहीट को एक स्थिर मान तक नियंत्रित करना है। यद्यपि इसे अधिकांशतः "थर्मोस्टैटिक" वाल्व के रूप में वर्णित किया जाता है, एक विस्तार वाल्व बाष्पीकरणकर्ता के तापमान को एक सटीक मूल्य तक नियंत्रित करने में सक्षम नहीं है। बाष्पीकरणकर्ता का तापमान केवल वाष्पीकरण दबाव के साथ अलग-अलग होगा, जिसे अन्य माध्यमों से नियंत्रित करना होगा (जैसे कंप्रेसर की क्षमता को समायोजित करके)।

थर्मल विस्तार वाल्व को अधिकांशतः सामान्य रूप से "मीटरिंग डिवाइस" के रूप में संदर्भित किया जाता है, चूंकि यह किसी अन्य उपकरण को भी संदर्भित कर सकता है जो तरल रेफ्रिजरेंट को कम दबाव वाले खंड में छोड़ता है लेकिन तापमान पर प्रतिक्रिया नहीं करता है, जैसे केशिका ट्यूब या दबाव-नियंत्रित वाल्व।

संचालन का सिद्धांत
थर्मल विस्तार वाल्व ऊष्मा पंप का एक प्रमुख तत्व है; यह वह चक्र है जो एयर कंडीशनिंग, या वायु शीतलन को संभव बनाता है। एक मूलभूत प्रशीतन चक्र में चार प्रमुख तत्व होते हैं: एक गैस कंप्रेसर, एक कंडेनसर, एक मीटरिंग डिवाइस और एक बाष्पीकरणकर्ता। जैसे ही रेफ्रिजरेंट इन चार तत्वों वाले सर्किट से गुजरता है, एयर कंडीशनिंग होती है।

चक्र तब शुरू होता है जब रेफ्रिजरेंट कम दबाव, मध्यम तापमान, गैसीय रूप में कंप्रेसर में प्रवेश करता है। रेफ्रिजरेंट को कंप्रेसर द्वारा उच्च दबाव और उच्च तापमान वाली गैसीय अवस्था में संपीड़ित किया जाता है। उच्च दबाव और उच्च तापमान वाली गैस फिर कंडेनसर में प्रवेश करती है।कंडेनसर उच्च दबाव और उच्च तापमान वाली गैस को ठंडा करता है, जिससे यह गर्मी को कम तापमान वाले माध्यम, सामान्यतः परिवेशी वायु में स्थानांतरित करके उच्च दबाव वाले तरल में संघनित हो जाता है। उच्च दबाव वाले तरल से शीतलन प्रभाव उत्पन्न करने के लिए, बाष्पीकरणकर्ता में प्रवेश करने वाले रेफ्रिजरेंट के प्रवाह को विस्तार वाल्व द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है, जिससे दबाव कम हो जाता है और वाष्प चरण में इसेंथैलपिक विस्तार को वापस होने की अनुमति मिलती है, जो गर्मी को अवशोषित करता है और परिणामस्वरूप शीतलन होता है।

TXV प्रकार के विस्तार उपकरण में एक सेंसिंग बल्ब होता है जो एक तरल से भरा होता है जिसके थर्मोडायनामिक गुण रेफ्रिजरेंट के समान होते हैं। यह बल्ब बाष्पीकरणकर्ता के आउटपुट से थर्मल रूप से जुड़ा होता है जिससे कि बाष्पीकरणकर्ता से निकलने वाले रेफ्रिजरेंट के तापमान को महसूस किया जा सके। सेंसिंग बल्ब में गैस का दबाव TXV को खोलने के लिए बल प्रदान करता है, और जैसे-जैसे तापमान गिरता है यह बल कम हो जाएगा, इसलिए बाष्पीकरणकर्ता में रेफ्रिजरेंट के प्रवाह को गतिशील रूप से समायोजित किया जाएगा।

सुपरहीट वाष्पीकरण दबाव पर उसके क्वथनांक से ऊपर वाष्प का अतिरिक्त तापमान है। कोई सुपरहीट यह नहीं दर्शाता है कि बाष्पीकरणकर्ता के भीतर रेफ्रिजरेंट पूरी तरह से वाष्पीकृत नहीं हो रहा है और तरल कंप्रेसर में पुनः प्रसारित हो सकता है जो अक्षम है और नुकसान का कारण बन सकता है। दूसरी ओर, अत्यधिक अतिताप इंगित करता है कि बाष्पीकरणकर्ता कुंडल के माध्यम से अपर्याप्त रेफ्रिजरेंट प्रवाहित हो रहा है, और इस प्रकार अंत की ओर एक महत्वपूर्ण भाग शीतलन प्रदान नहीं कर रहा है। इसलिए, सुपरहीट को एक छोटे मूल्य पर, सामान्यतः केवल कुछ डिग्री सेल्सियस पर विनियमित करके, बाष्पीकरणकर्ता का गर्मी हस्तांतरण इष्टतम के निकट होगा, बिना अतिरिक्त तरल रेफ्रिजरेंट कंप्रेसर में वापस किए।

उपयुक्त सुपरहीट प्रदान करने के लिए, स्प्रिंग बल को अधिकांशतः उस दिशा में लगाया जाता है जो वाल्व को बंद कर देगा, जिसका अर्थ है कि जब बल्ब रेफ्रिजरेंट के वाष्पीकरण से अधिक तापमान पर होगा तो वाल्व बंद हो जाएगा। स्प्रिंग-प्रकार के वाल्व स्थिर या समायोज्य हो सकते हैं, चूंकि सुपरहीट सुनिश्चित करने के अन्य तरीके भी उपस्थित हैं, जैसे कि सेंसिंग बल्ब में सिस्टम के बाकी हिस्सों की तुलना में एक अलग वाष्प संरचना होती है।

कुछ थर्मल विस्तार वाल्व भी विशेष रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं कि रेफ्रिजरेंट का एक निश्चित न्यूनतम प्रवाह सदैव सिस्टम के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है, जबकि अन्य को बाष्पीकरणकर्ता के दबाव को नियंत्रित करने के लिए भी डिज़ाइन किया जा सकता है जिससे कि यह कभी भी अधिकतम मूल्य से ऊपर न बढ़े।

विवरण
रेफ्रिजरेंट का प्रवाह नियंत्रण, या पैमाइश, एक तापमान संवेदन बल्ब के उपयोग से पूरा किया जाता है, जो सिस्टम के अंदर के समान गैस या तरल चार्ज से भरा होता है, जिससे बल्ब पर तापमान बढ़ने पर वाल्व बॉडी में स्प्रिंग के दबाव के विरुद्ध वाल्व का छिद्र खुल जाता है। जैसे-जैसे सक्शन लाइन का तापमान घटता है, वैसे-वैसे बल्ब और स्प्रिंग पर दबाव बढ़ता है, जिससे वाल्व बंद हो जाता है। टीएक्स वाल्व वाला एक एयर कंडीशनिंग सिस्टम अधिकांशतः उन डिज़ाइन वाले सिस्टम की तुलना में अधिक कुशल होता है जो इसका उपयोग नहीं करते हैं। इसके अतिरिक्त, TX वाल्व एयर कंडीशनिंग सिस्टम को एक संचायक (बाष्पीकरणकर्ता के आउटलेट के नीचे की ओर रखा गया एक रेफ्रिजरेंट टैंक) की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि बाष्पीकरणकर्ता का थर्मल लोड कम होने पर वाल्व तरल रेफ्रिजरेंट प्रवाह को कम कर देते हैं, जिससे कि सारा रेफ्रिजरेंट बाष्पीकरणकर्ता के अंदर पूरी तरह से वाष्पित हो जाए (सामान्य परिचालन स्थितियों जैसे उचित बाष्पीकरणकर्ता तापमान और वायु प्रवाह में)। हालाँकि, एक तरल रेफ्रिजरेंट रिसीवर टैंक को TX वाल्व से पहले तरल लाइन में रखने की आवश्यकता होती है, जिससे कि, कम बाष्पीकरणकर्ता थर्मल लोड स्थितियों में, किसी भी अतिरिक्त तरल रेफ्रिजरेंट को इसके अंदर संग्रहीत किया जा सकता है, जिससे किसी भी तरल को तरल लाइन से कंडेनसर कॉइल के अंदर वापस बहने से रोका जा सकता है।

ताप भार पर जो वाल्व की पावर रेटिंग की तुलना में बहुत कम है, ताप भार के लिए छिद्र बड़ा हो सकता है, और सुपरहीट को निर्धारित मूल्य पर नियंत्रित करने के प्रयास में, वाल्व बार-बार खुलना और बंद होना शुरू हो सकता है, जिससे सुपरहीट दोलन कर सकता है। क्रॉस चार्ज, अर्थात, अलग-अलग रेफ्रिजरेंट या नाइट्रोजन जैसी गैर-रेफ्रिजरेंट गैसों के मिश्रण से बने सेंसिंग बल्ब चार्ज (सिस्टम के अंदर विशेष रूप से एक ही रेफ्रिजरेंट से बने चार्ज के विपरीत, जिसे समानांतर चार्ज के रूप में जाना जाता है), सेट करें जिससे कि बल्ब चार्ज का वाष्प दबाव बनाम तापमान वक्र एक निश्चित तापमान मान पर सिस्टम के रेफ्रिजरेंट के वाष्प दबाव बनाम तापमान वक्र को "पार" कर सके (अर्थात, एक बल्ब चार्ज सेट किया जाए जिससे कि, एक निश्चित रेफ्रिजरेंट तापमान के नीचे, बल्ब चार्ज का वाष्प दबाव अचानक सिस्टम के रेफ्रिजरेंट से अधिक हो जाता है, जिससे मीटरिंग पिन को खुली स्थिति में रहने के लिए मजबूर होना पड़ता है), सिस्टम ऑपरेशन के दौरान वाल्व छिद्र को पूरी तरह से बंद होने से रोककर सुपरहीट हंट घटना को कम करने में मदद करता है। एक ही परिणाम विभिन्न प्रकार के ब्लीड मार्ग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है जो हर समय न्यूनतम रेफ्रिजरेंट प्रवाह उत्पन्न करता है। हालाँकि, लागत रेफ्रिजरेंट के एक निश्चित प्रवाह को निर्धारित कर रही है जो पूरी तरह से वाष्पित अवस्था में सक्शन लाइन तक नहीं पहुँचेगा जबकि गर्मी का भार विशेष रूप से कम है, और कंप्रेसर को इसे संभालने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। लिक्विड सेंसिंग बल्ब चार्ज की मात्रा का सावधानीपूर्वक चयन करके, एक तथाकथित एमओपी (अधिकतम ऑपरेटिंग दबाव) प्रभाव भी प्राप्त किया जा सकता है; एक सटीक रेफ्रिजरेंट तापमान के ऊपर, सेंसिंग बल्ब चार्ज पूरी तरह से वाष्पित हो जाएगा, जिससे वाल्व संवेदी सुपरहीट के अतिरिक्त प्रवाह को प्रतिबंधित करना शुरू कर देगा, बजाय इसे बढ़ाने के जिससे कि बाष्पीकरणकर्ता सुपरहीट को लक्ष्य मूल्य तक नीचे लाया जा सके। इसलिए, बाष्पीकरणकर्ता दबाव को एमओपी मूल्य से ऊपर बढ़ने से रोका जाएगा। यह सुविधा कंप्रेसर के अधिकतम ऑपरेटिंग टॉर्क को उस मूल्य पर नियंत्रित करने में मदद करती है जो एप्लिकेशन के लिए स्वीकार्य है, जैसे कि एक छोटे विस्थापन कार इंजन।

जब कंप्रेसर चालू होता है तो कम रेफ्रिजरेंट चार्ज की स्थिति अधिकांशतः थर्मल विस्तार वाल्व और बाष्पीकरणकर्ता से सुनाई देने वाली तेज़ हूशिंग ध्वनि के साथ होती है, जो वाल्व के गतिशील छिद्र के ठीक पहले तरल शीर्ष की कमी के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप छिद्र तरल के अतिरिक्त वाष्प या वाष्प/तरल मिश्रण को मापने की प्रयास करता है।

प्रकार
थर्मल विस्तार वाल्व के दो मुख्य प्रकार हैं: बाहरी और आंतरिक रूप से समान वाल्वों के बीच अंतर यह है कि बाष्पीकरणकर्ता दबाव सुई की स्थिति को कैसे प्रभावित करता है। आंतरिक रूप से समान वाल्वों में, डायाफ्राम के विरुद्ध बाष्पीकरणकर्ता का दबाव बाष्पीकरणकर्ता के इनलेट पर दबाव होता है (सामान्यतः वाल्व के आउटलेट के आंतरिक कनेक्शन के माध्यम से), जबकि बाह्य रूप से समान वाल्वों में, डायाफ्राम के विरुद्ध बाष्पीकरणकर्ता का दबाव बाष्पीकरणकर्ता के आउटलेट पर दबाव होता है। बाह्य रूप से समतुल्य थर्मोस्टेटिक विस्तार वाल्व बाष्पीकरणकर्ता के माध्यम से किसी भी दबाव ड्रॉप की भरपाई करते हैं। आंतरिक रूप से समान वाल्वों के लिए बाष्पीकरणकर्ता में दबाव में गिरावट से सुपरहीट में वृद्धि होगी।

आंतरिक रूप से समान वाल्वों का उपयोग कम दबाव वाले एकल सर्किट बाष्पीकरणीय कॉइल्स पर किया जा सकता है। यदि एक रेफ्रिजरेंट वितरक का उपयोग कई समानांतर बाष्पीकरणकर्ताओं के लिए किया जाता है (प्रत्येक बाष्पीकरणकर्ता पर एक वाल्व के अतिरिक्त) तो एक बाहरी रूप से बराबर वाल्व का उपयोग किया जाना चाहिए। बाह्य रूप से समतुल्य TXV का उपयोग सभी अनुप्रयोगों पर किया जा सकता है; हालाँकि, बाह्य रूप से समतुल्य TXV को आंतरिक रूप से समतुल्य TXV से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए, एक प्रकार का बाहरी समान थर्मल विस्तार वाल्व, जिसे ब्लॉक प्रकार वाल्व के रूप में जाना जाता है, अधिकांशतः उपयोग किया जाता है। इस प्रकार में, या तो एक सेंसिंग बल्ब वाल्व बॉडी के भीतर सक्शन लाइन कनेक्शन के भीतर स्थित होता है और बाष्पीकरणकर्ता के आउटलेट से बहने वाले रेफ्रिजरेंट के लगातार संपर्क में रहता है, या एक गर्मी हस्तांतरण साधन प्रदान किया जाता है जिससे कि रेफ्रिजरेंट सक्शन लाइन में प्रवाहित होने पर डायाफ्राम के ऊपर स्थित कक्ष में निहित सेंसिंग चार्ज के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करने में सक्षम हो।

यद्यपि बल्ब/डायाफ्राम प्रकार का उपयोग अधिकांश प्रणालियों में किया जाता है जो रेफ्रिजरेंट सुपरहीट को नियंत्रित करते हैं, इलेक्ट्रॉनिक विस्तार वाल्व बड़े सिस्टम या कई बाष्पीकरणकर्ताओं वाले सिस्टम में अधिक आम होते जा रहे हैं जिससे कि उन्हें स्वतंत्र रूप से समायोजित किया जा सके। यद्यपि इलेक्ट्रॉनिक वाल्व अधिक नियंत्रण सीमा और लचीलापन प्रदान कर सकते हैं जो बल्ब/डायाफ्राम प्रकार प्रदान नहीं कर सकते हैं, वे सिस्टम में जटिलता और विफलता के बिंदु जोड़ते हैं क्योंकि उन्हें अतिरिक्त तापमान और दबाव सेंसर और एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण सर्किट की आवश्यकता होती है। अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक वाल्व एक पेंच तंत्र के साथ सुई वाल्व को सक्रिय करने के लिए वाल्व के अंदर भली भांति बंद करके सील की गई एक स्टेपर मोटर का उपयोग करते हैं, कुछ इकाइयों पर केवल स्टेपर रोटर हर्मेटिक बॉडी के भीतर होता है और डिवाइस के बाहर स्टेटर कॉइल द्वारा सीलबंद वाल्व बॉडी के माध्यम से चुंबकीय रूप से संचालित होता है।

अग्रिम पठन

 * टीईवी कैसे काम करता है?