熱力膨脹閥廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)冷水機(jī)組，如圖3-34所示為外平衡式熱力膨脹閥。它既可控制蒸發(fā)器供液量，又可節(jié)流飽和液態(tài)制冷劑。根據(jù)熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)上的不同，分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。考慮到制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器產(chǎn)生一定的壓力損失，為降低開啟過熱度，提高蒸發(fā)器傳熱面積的利用率，一般自膨脹閥出口至蒸發(fā)器出口，制冷劑的壓力降所對應(yīng)的蒸發(fā)溫度降超過2~3℃，應(yīng)選用外平衡式熱力膨脹閥。

外平衡式熱力膨脹閥的工作原理是建立在力平衡的基礎(chǔ)上。工作時(shí)，彈性金屬膜片上部受感溫包內(nèi)工質(zhì)的壓力作用，下面受蒸發(fā)器出口壓力與彈簧力的作用。膜片在三個(gè)力的作用下，向上或向下鼓起，從而使閥孔關(guān)閉或開大，用于調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量。當(dāng)進(jìn)人蒸發(fā)器的液量小于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時(shí)，則蒸發(fā)器出口蒸汽的過熱度增大，膜片上方的壓力大于下方的壓力，這樣就迫使膜片向下鼓起，通過頂桿壓縮彈簧，并把閥針頂開，使閥孔開大，則供液量增大。反之當(dāng)供液量大于蒸發(fā)器熱負(fù)荷的需要時(shí)，則出口處蒸汽的過熱度減小，感溫系統(tǒng)中的壓力降低，膜片上方的作用力小于下方的作用力時(shí)，使膜片向上鼓起，彈簧伸長，頂桿上移并使閥孔關(guān)小，對蒸發(fā)器的供液量也就隨之減小。熱力膨脹閥的過熱度由開啟過熱度和有效過熱度組成，開啟過熱度與彈簧的預(yù)緊力有關(guān)，有效過熱度與彈簧的強(qiáng)度及閥針的行程有關(guān)。膨脹閥的彈簧是按標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)的，機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況下，機(jī)組滿負(fù)荷或變負(fù)荷運(yùn)行均維持較高的COP值(制冷效率，是指熱泵系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的制冷量或制熱量和輸人功率的比值)。但在大壓差工況下，蒸發(fā)壓力降低，蒸發(fā)器負(fù)荷需求的液量減小，但實(shí)際情況相反，在吸氣過熱度不變的情況下，由于蒸發(fā)壓力降低，蒸發(fā)器出口壓力相應(yīng)降低，膜片上下的壓差變大，使主閥開啟度增大，供液量增加;但在小壓差工況下，蒸發(fā)壓力上升，蒸發(fā)器負(fù)荷需求的液量增多，但實(shí)際情況是在吸氣過熱度不變的情況下，由于蒸發(fā)壓力上升，蒸發(fā)器出口壓力相應(yīng)提高，膜片上下的壓差變小，及主閥開啟度減小，供液量減小;在變負(fù)荷下也是如此。因此，熱力膨脹閥在變工況情況下，供液量的調(diào)節(jié)方面需要進(jìn)一步改進(jìn)。

熱力膨脹閥工作原理示意圖，如圖3-35所示。