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 调节阀的阻力系数 p1 p2 调节阀进出口压力 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 有关 而 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 从而达到调节流量的目的 开度越大 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 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 是由末端环路各部件的阻力特性决定的 对不同 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 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 的概念来分析两通阀的实际调节特性 实际阀权度 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 和实际阀权度 之间的关系可以用式 6 来表示 Mo2 6 当最大流量等于设计流量时 等于 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