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水力失调、水力平衡和阀门的阀权度

时间: 2022-03-17

空调和供暖水系统中,通常存在水力失调现象,也就是水力失衡引起的运行工况失调。因此,需要采取水力平衡措施,解决水系统初调节和运行过程中的调节与控制问题。

水力失调可分为静态水力失调和动态水力失调。

静态水力失调,是水系统自身固有的,由于管路系统特性阻力系数的实际值偏离设计值,而导致的水力失调。

动态水力失调,不是水系统自身固有的,在系统运行过程中产生的水力失调。某些末端设备的阀门开度改变,导致流量变化的同时,管路系统的压力产生波动,从而引起互扰,使其他末端设备的流量偏离设计值。

水力失调的表面现象,室内热环境变差,如系统内冷热不匀、温湿度达不到设计值,实质上是流量分配失衡,其结果是系统和设备效率的降低,以及由此而引起的能耗增加。

根据水力失调类型的不同,水力平衡也对应的分为静态水力平衡和动态水力平衡。

静态水力平衡,是一次性水力平衡,所有末端设备在设计工况下能够达到设计流量。

静态水力平衡的标准,所有末端设备的温控阀门(如温控阀、电动调节阀等)全开,所有动态水力参数设定在设计值(流量或压差),此时所有末端设备的流量均能达到设计值。

空调和供暖水系统中,采用同程式管路布置时,各末端的管路长度基本相同,先天上容易达到静态水力平衡,但相应地管材耗用大,空间占用大,投资增加,施工也复杂。

随着平衡阀的出现,水系统中更多地采用相对简单的异程式布置,而使用平衡阀去克服水力失调现象。使用手动平衡阀和自动流量平衡阀,都可以实现静态水力平衡。

动态水力平衡,在系统运行过程中实现,系统中任何一组末端设备的调节,不影响其他末端设备的正常运行。

动态水力平衡的标准,对于变流量系统,在系统运行过程中,各个末端设备的流量能瞬时匹配负荷的变化,并且只随负荷变化,不受系统压力波动的影响。

变流量系统通常采用两通调节阀控制流量,此时调节阀的表现往往代表着动态水力平衡的效果,国际上普遍以阀权度作为判断调节阀表现的标准。

阀权度的定义,S =△Pmin/△P,其中△Pmin为控制阀全开时的压力损失,△P为控制阀所在串联支路的总压力损失。因此,阀权度的大小,体现控制阀在串联支路上的影响程度和控制能力。

阀权度小,说明调节阀两端的压差变化较大,调节阀本身的特性会产生较大的偏离与震荡,从而影响其使用效果,同时也说明回路间的互扰现象比较严重。采用不同的平衡手段,调节阀会得到不同的阀权度,也代表着变流量系统不同的平衡效果。

严格地说,在变流量系统中,只有当所有调节阀的阀权度都等于1时,才能完全消除互扰现象,才可能实现绝对意义上的动态水力平衡,但这在实际中是不可能的。

国际上的通行标准,两通调节阀的阀权度S=0.25~0.50,其中0.25为最低值,0.50为推荐值。一般阀权度的取值,宜取0.30≤S≤0.50



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