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 प्रणाली में एक घटक है जो बाष्पीकरणकर्ता में प्रवाहित प्रशीतन की मात्रा को नियंत्रित करता है और इसका उद्देश्य बाष्पीकरणकर्ता से निकलने वाले प्रशीतन की अतिताप 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 मान तक नियंत्रित करने में सक्षम नहीं होता 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 "मीटरींग उपकरण" के रूप में संदर्भित किया जाता है, चूंकि यह किसी अन्य उपकरण को भी संदर्भित कर सकता है जो तरल प्रशीतन 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 तापनियन्त्रित, या वायु शीतलन को संभव बनाता है। एक मूलभूत प्रशीतन चक्र में चार प्रमुख तत्व होते हैं: एक गैस कंप्रेसर, एक कंडेनसर, एक मीटरींग उपकरण और एक बाष्पीकरणकर्ता। जैसे ही प्रशीतन इन चार तत्वों वाले सर्किट से गुजरता है, तापनियन्त्रित होता है।

चक्र तब प्रारंभ होता है जब प्रशीतन कम दबाव, मध्यम तापमान, गैसीय रूप में कंप्रेसर में प्रवेश करता है। प्रशीतन 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 प्रशीतन 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।

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

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

उपयुक्त अतिताप 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 प्रशीतन के वाष्पीकरण से अधिक तापमान पर होगा तो वाल्व बंद हो जाएगा। स्प्रिंग-प्रकार के वाल्व स्थिर या समायोज्य हो सकते हैं, चूंकि अतिताप सुनिश्चित करने के अन्य उपाए भी उपस्थित हैं, जैसे कि सेंसिंग बल्ब में प्रणाली के शेष भागो 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 प्रशीतन का एक निश्चित न्यूनतम प्रवाह सदैव प्रणाली 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 मान से ऊपर न बढ़े।

विवरण
प्रशीतन का प्रवाह नियंत्रण, या पैमाइश, एक तापमान संवेदन बल्ब के उपयोग से पूरा किया जाता है, जो प्रणाली 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 प्रणाली अधिकांशतः उन डिज़ाइन वाले प्रणाली की तुलना में अधिक कुशल होता है जो इसका उपयोग नहीं करते हैं। इसके अतिरिक्त, TX वाल्व एयर कंडीशनिंग प्रणाली को एक संचायक (बाष्पीकरणकर्ता के आउटलेट के नीचे की ओर रखा गया एक प्रशीतन टैंक) की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि बाष्पीकरणकर्ता का थर्मल लोड कम होने पर वाल्व तरल प्रशीतन प्रवाह को कम कर देते हैं, जिससे कि सारा प्रशीतन बाष्पीकरणकर्ता के अंदर पूरी तरह से वाष्पित हो जाए (सामान्य परिचालन स्थितियों जैसे उचित बाष्पीकरणकर्ता तापमान और वायु प्रवाह में)। हालाँकि, एक तरल प्रशीतन 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 प्रशीतन 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 अतिताप को निर्धारित मान पर नियंत्रित करने के प्रयास में, वाल्व बार-बार खुलना और बंद होना शुरू हो सकता है, जिससे अतिताप दोलन कर सकता है। क्रॉस चार्ज, अर्थात, अलग-अलग प्रशीतन या नाइट्रोजन जैसी गैर-प्रशीतन गैसों के मिश्रण से बने सेंसिंग बल्ब चार्ज (प्रणाली के अंदर विशेष रूप से एक ही प्रशीतन 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 प्रणाली के प्रशीतन के वाष्प दबाव बनाम तापमान वक्र को "पार" कर सके (अर्थात, एक बल्ब चार्ज सेट किया जाए जिससे कि, एक निश्चित प्रशीतन तापमान के नीचे, बल्ब चार्ज का वाष्प दबाव अचानक प्रणाली के प्रशीतन से अधिक हो जाता है, जिससे मीटरिंग पिन को खुली स्थिति में रहने के लिए मजबूर होना पड़ता है), प्रणाली ऑपरेशन के दौरान वाल्व छिद्र को पूरी तरह से बंद होने से रोककर अतिताप 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 प्रशीतन प्रवाह उत्पन्न करता है। हालाँकि, लागत प्रशीतन 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 प्रशीतन तापमान के ऊपर, सेंसिंग बल्ब चार्ज पूरी तरह से वाष्पित हो जाएगा, जिससे वाल्व संवेदी अतिताप के अतिरिक्त प्रवाह को प्रतिबंधित करना शुरू कर देगा, बजाय इसे बढ़ाने के जिससे कि बाष्पीकरणकर्ता अतिताप को लक्ष्य मान तक नीचे लाया जा सके। इसलिए, बाष्पीकरणकर्ता दबाव को एमओपी मान से ऊपर बढ़ने से रोका जाएगा। यह सुविधा कंप्रेसर के अधिकतम ऑपरेटिंग टॉर्क को उस मान 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 प्रशीतन 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 अतिताप में वृद्धि होगी।

आंतरिक रूप से समान वाल्वों का उपयोग कम दबाव वाले एकल सर्किट बाष्पीकरणीय कॉइल्स पर किया जा सकता है। यदि एक प्रशीतन 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 प्रशीतन के लगातार संपर्क में रहता है, या एक गर्मी हस्तांतरण साधन प्रदान किया जाता है जिससे कि प्रशीतन 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 प्रशीतन अतिताप को नियंत्रित करते हैं, इलेक्ट्रॉनिक विस्तार वाल्व बड़े प्रणाली या कई बाष्पीकरणकर्ताओं वाले प्रणाली 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 प्रणाली 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?