阀门定位器|电气转换器知识库

欢迎访问阀门定位器|电气转换器知识库,希望在这里您能找到您需要的技术资料,有什么问题或意见请联系我。

推荐产品
« 气动三通内螺纹球阀的特点 限位开关的分类 »

暖通空调系统两通调节阀的特性分析

暖通空调系统两通调节阀的特性分析


   1 引言

   目前,暖通空调系统中,不仅用户要求能够自主调节室温,而且系统趋向变流量运行,但实际运行调节中出现了许多问题。如有时通过调节阀门,很难准确地调节流量及末端设备散热量。为此,需采用调节阀,本文对两通调节阀的调节特性进行分析。

    2 两通调节阀的调节特性

    2.1 工作原理

   调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对于不可压缩流体,可根据能量守恒原理,导出调节阀的流量方程[1,2]

        (1)

    或:p1-p2=Sq2    (2)

    式中:q— 流体流经调节阀的流量;
    A— 流通面积:
    ξ— 调节阀的阻力系数;
    p1,p2— 调节阀进出口压力;
    ρ— 流体密度;
    S— 调节阀的阻力数。

   对于同一种流体,流经调节阀的流量与调节阀的ξ有关,而ξ的变化是通过阀芯行程的改变来实现的。也就是说改变阀门开度,也就改变了ξ,从而达到调节流量的目的。开度越大,ξ越小,通过的流量越大。

    2.2 两通调节阀的理论调节特性

   两通调节阀的理论调节特性(流量特性)是指在固定调节阀前后压差的情况下,流体流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系,即

        (3)

    式中:q/qmax—相对流量,即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比;
    l/lmax— 相对开度,即调节阀某一开度下的行程与全开时行程之比。

    两通调节阀的调节特性分为直线特性、等百分比特性、抛物线特性和快开特性。

    但在暖通空调系统中,调节阀通常与管道、末端设备及附件串联在一起,组成末端环路(见图1)。

   调节阀前后的压差不能保持恒定。因此调节特性就会发生扭曲。为了表示调节特性扭曲的程度,引入理论阀权度的概念,即调节阀全开时消耗的压力降△pmin与调节阀关闭时消耗的压差之比。

   △pmin等于资用压头减去末端设备、管道及附件消耗的压力降。当调节阀关闭时,流量为零,调节阀消耗压力降等于末端环路资用压头△pmax。理论阀权度β可用式(4)表示:

        (4)

    式中:△pmin—资用压头减去末端设备、管道及附件消耗的压力降,MPa;
    △pmax— 末端环路资用压头,MPa;
    Sv,St,Sp—调节阀全开时,控制阀、末端设备和附件、管路的阻力数。

   由此可见,理论阀权度β是由末端环路各部件的阻力特性决定的。对不同β的值,调节阀调节特性的扭曲程度也就不同。图2为直线特性和等百分比调节特性在不同β情况下的扭曲程度。

   以直线特性调节阀为例,当阀权度小于0.1时,调节阀的流量调节特性变得很差。当相对开度为10%时,环路流量接近最大流量的30%。在这种情况下,很难保证稳定的调节。

   可以看出,阀权度大于0.5是可以接受的。此时调节特性的扭曲程度不大,即当调节阀全开时的阻力数至少应为环路阻力数的一半。

    2.3 两通调节阀的实际调节特性

   以上对调节特性的分析,都是以最大流量为基准的,但通常以设计流量为基准,来分析调节阀的调节特性。由于以下原因,设计流量往往不等于系统的最大流量。

    (1)设备选型过大

   调节阀设计选型过程中,要对流量和压力进行理论计算。因只有标准型号的调节阀,有时很难找到在设计压力降下能够达到设计流量下的调节阀。

    (2)资用压头变化

   由于变流量运行,系统集中调节和用户局部调节都会使末端环路的资用压头发生变化,导致末端设备流量发生变化。

   因此,引入实际阀权度β′的概念来分析两通阀的实际调节特性。实际阀权度β′指在设计流量下,调节阀全开时消耗的压力降与调节阀关闭时消耗压力降之比,其计算见式(5):

        (5)

    式中:qd— 设计流量,m3/s;
    qmax— 末端环路最大流量,m3/s;
    Mo— 过流系数。

    理论阀权度β和实际阀权度β’之间的关系可以用式(6)来表示

   β=β′Mo2    (6)

    当最大流量等于设计流量时,β等于β′。等百分比特性两通调节阀的实际调节特性见图3。

    3 平衡阀对两通阀调节特性的影响

   由于设备选型的原因,很难避免系统过流。为了使系统达到设计流量,通常采用平衡阀来限制流量。图4为平衡阀对两通阀的调节特性的影响。若没有平衡阀,两通阀相对开度100%时,过流达22%。通过安装平衡阀可以在设计工况下使末端流量达到设计值,而且能够改善两通阀的调节特性。此外,平衡阀还可以起到诊断和关断的作用。

    4 结语

   (1)当两通调节阀与末端设备、管道和附件串联时,其理论调节特性会发生扭曲,扭曲程度用理论阀权度表示。阀权度大于0.5时,扭曲程度不大。
   (2)在实际供暖空调系统中,调节特性是以设计流量为基准的。此时,由于设备选型过大、系统变流量运行等原因,导致两通调节阀的实际调节特性也发生扭曲,扭曲程度用实际阀权度表示。为达到设计流量和稳定调节,可以采用平衡阀对系统进行调节。

作者:李新

来源:互联网

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

Powered By Z-Blog 1.8 Spirit Build 80722 Code detection by Codefense

Copyright 常熟市常阳仪表科技有限公司阀门定位器. Some Rights Reserved.