热力膨胀阀流动噪声试验研究

　　1 引 言

　　热力膨胀阀噪声是当前汽车空调行业消费者投诉的重要问题之一。特别是在变工况条件下产生的瞬态“啸叫”，经常令人难以忍受。2005 年国际汽车空调协会将热力膨胀阀的流动噪声问题列为市场反馈问题之首。

　　当前，中国国内外针对热力膨胀阀流动噪声的研究还不成熟。Fuchs 等[1]对节流短管的稳态噪声进行了研究，获得了节流短管内径、长度与噪声特性的关系。Amini[2]对以空气为工质的节流阀进行了实验研究。对阀的阀头，阀座结构进行了改进，噪声降低了约 10%。目前对热力膨胀阀噪声的研究还刚刚起步，大多数研究都见于一些厂家的专利申请中。对热力膨胀阀噪声产生的机理以及控制方法都没有明确的结论。在可查的文献中，只有美国 Illnois 大学制冷空调中心对热力膨胀阀在不同工况下的稳态噪声进行了实验研究[3 -5]，并对实验结果进行了初步分析，获得了热力膨胀阀的稳态噪声与系统工作条件关系的定性结果。然而，热力膨胀阀“啸叫”是伴随着空调系统的瞬态变化而出现(如系统机启动、关闭过程，压缩机转速突变等)，持续时间在 5 s 内。目前针对热力膨胀阀瞬态噪声的研究还很薄弱，没有查到公开发表的文献。

　　本文建立了热力膨胀阀瞬态噪声试验台，对制冷系统开机过程中热力膨胀阀啸叫噪声进行了试验研究。获得了不同的温包充注，不同阀内结构的热力膨胀阀振动的噪声特性。结果表明:温包内采取交叉充注、低蒸干压力充注、阀内安装碟形弹簧有利于降低膨胀阀啸叫噪声。

　　2 试验台简介

　　测试系统如图 1 所示，测试系统主要测量压缩机转速、制冷剂流量、系统各处的制冷剂温度、压力、管路与热力膨胀阀振动、膨胀阀噪声等参数。压缩机出口制冷剂流量采用质量流量计测量，测量精度在 ±1% 。制冷剂温度采用经过标定的 0. 15 mm 的OMEGA热电偶测量，其测试精度在 ± 0. 2 % ;制冷剂压力采用高频响应压电式压力传感器，其响应频率为50 kHz，测量精度为 ± 0. 1% ;空气干湿球温度采用铂电阻测量，测量误差在 ± 0. 2 ℃ 之内;热力膨胀阀与管路振动加速度采用 K. S 型加速度传感器测量，将加速度传感器的 X 方向定为制冷剂沿管路的流动方向，Y 方向定为垂直向内的方向，Z 方向定义为平行于热力膨胀阀进口平面朝上的方向;膨胀阀噪声采用声级计测量。

　　3 结果分析

　　3. 1 开机过程膨胀阀振动特性

　　压缩机由停机到转速突变至 1 900 r/min 时，膨胀阀产生啸叫，膨胀阀振动情况如图 2。如图所示：压缩机突然开机后膨胀阀振动加速度剧烈增加，达到± 4. 5 m / s2，此时膨胀阀产生啸叫。啸叫持续大约 4s 后，膨胀阀振动加速度幅值突降，幅值大小逐渐稳定，啸叫消失。