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热力膨胀阀位于蒸发器的入口处，感温包安放于蒸发器的出口处，供入膨胀阀的液态制冷剂，经针阀调节流量并降压后进入蒸发器内蒸发吸热，至蒸发器出口时已成为过热蒸气，所以感温包感受到的信号是制冷剂在蒸发器出口处的气体温度，使感温包内的低沸点充剂产生一对应的饱和压力（P1），经毛细管传到膜片的上方。同时，经针阀节流降压后制冷剂（蒸发压力P0）作用在膜片下方，此外，作用于针阀下端的弹簧力（PS）也通过顶杆作用在膜片下方，因此当热力阀在工作时，上述三个作用力应处于平衡状态，即：PS＝P1－P0

当弹簧力调定后，蒸发器出口处的温度增加或蒸发压力下降时，开阀力（P1－P0）大于弹簧力，阀自行开大，反之则相反，因为P1相对应的温度是制冷剂在蒸发器出口的过热温度（T1）,而蒸发压力（P0）相对应的是蒸发温度（T0），若不计蒸发器阻力损失，P1－P0相对应T1－T0即为蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度，所以过热度愈大，阀开度愈大，反之则相反，所以膨胀阀的开度取决于过热度，而过热度又可通过调节弹簧力PS的大小来设定。