定压装置的工作原理与计算方法.docx

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1、在开式系统中，不存在定压问题，而在闭式系统中，必须保证系统无论是在 运行状态还是在静止状态管道及设备内充满水，因此，管道中任何一点的压力 都应高于大气压力，否则会倒空吸入空气，这就带来了供热、空调水系统的定 压问题。目前国内供热、空调水系统为了解决的定压问题，大部份是设高位膨胀水 箱。当设置开式膨胀水箱有艰难时，通常设置气压罐定压补水装置来容纳或者补 偿系统中水的膨胀量；该装置(以下称，定压装置)彻底具备高位膨胀水箱的 三项基本功能：(1)调节系统水体由于温度波动而引起的膨胀及收缩胀缩；i一(2)使系统某点压力恒定一一定压;I一(3)当系统发生泄漏时向系统补水一一补水。I1定压装置的工作原理一

2、气压罐定压补水装置由气压罐、补水泵、控制箱、底架、二压力感应装置 管道电磁阀、电接点继电器等组合而成，其工作原理：气室按工艺设计充入 预压所需的空气(或者氮气)，装置连接系统，安装完毕，打开装置与系统之间 的阀门(该阀门应有锁闭装置，在工作期间严禁关闭)。当系统水温的变化引 起水的容积膨胀或者收缩时，由气压罐自行予以吸入或者吐出，使系统压力稳定 在预先设定的压力上下限的区域里。如果系统由于漏水或者其他原因引起压力下 降至预设压力的下限时，由电接点继电器动作启动稳压泵，使之向系统供水,一I 直至压力达到所预定的的压力上限值时止。若系统压力超过设定的最高压力值 时，安全阀自行向软水箱或者地沟泄水降

3、压，如此反复，以维持系统的压力平2系统中定压点的确定定压点是系统中最为敏感的点，有着动一点儿牵动全局的“战略”位置。一所谓定压点就是在系统运行和住手运行时，该点处的压力始终保持不变，一| 通常一个系统惟独一个定压点，定压点位置与定压值一旦确定，系统定压点的 压力值就是一个不变的常数了，定压点的压力值等于静压线的压力值。静水压 曲线是系统住手工作时，系统上各点测压管水头的连接线，它是一条水平的直1 线。定压点压力的高低要考虑两个因素，二个是系统运行时任一点都不超压， 二是系统停运时系统不倒空。从水压图（图2）的分析可以看得很清晰。显 然，如果定压点的压力过高，那末系统中的每一点的压力也就相应的高

4、，如果 超过了管道、阀门或者设备的承压能力，就要出事故。太低的话，一旦停泵（指 循环泵），系统顶部就成为了负压，系统就会倒空，下一次运行时就要进行放 气，不然就会浮现气堵。I闭式系统的动水压图大致为一个梯形，见图2,补水泵的接口点的压力就 相当于静压线的高度。如果补水泵定压的接口在循环泵的入口，则运行时动水 压图就位于静压线以上。这就意味着系统每一点的压力都大于静压线的压力。一| 反之，补水泵定压的接口在循环泵的出口，则运行时动水压图就位于静压线以 下。而系统每一点的压力则都小于静压线的压力。对于采暖、空调系统，为保 证系统的每一点都不产生汽化和倒空，通常把补水泵的补水点（即定压点）设 在循环

5、水泵的入口，压力保持在P1和P2之间的范围内，通常取P1和P2之间 波动范围为5mH20,不宜过小，否则触点开关动作过于频繁而易于损坏。|3气体定压罐的选择计算气压罐是利用波义耳一马略特定律：在一定温度下气体压力(P)与容积(V) 乘积等于常数的原理，利用水压缩性极小的性质，用外力将水储存在罐内，气 体受到压缩压力升高，当外力消失缩气体膨胀可将水排除。合理地设计气压罐的容积是保证系统安全可靠运行的重要环节。罐体的总 容积是由系统水的净膨胀量(调节水量)VI,罐内最小的气体空间V2以及最低 水位所需要的最小水容积V3组成的(见图3)0罐体内气体的压缩膨胀过程可视为闭口系统等温过程，根据热力学原理

6、，罐内气体容积及其相应压力关系应符合下式PV二常数(1)式中V一罐内气体空间的容积；P相应该容积下的绝对压力。在一个工作循环过程中，设P1为水泵启动压力，即最低运转压力，(V1+V2)为气室在P1时的体积，V3为水室在P1时的体积；P2为水泵停泵 时压力，即最高运转压力，V2为气室在P2时的体积，(V1+V3)为水室在P2 时的体积，根据式(1)可写成Pl (V1+V2) =P2V2 (2)V2=V1/ (P2/P1-1) (3)罐体总容积VZ=V1+V2+V3则V2=Vz-Vl-V3 (4)将式(3)代入式(2),并整理得Vz=V3+Vl/ (P1/P2-1) (5)aa=Pl/P2代入上式

7、，得Vz=V3+V1/ (1- a) (6)a称为工作压力比(以绝对压力计)4,普通取a =0.65-0.85,当P2允 许时，尽可能取小值。由上式可以看出，罐体总容积与最小水容积V3、调节水量VI及工作压力 比a有关，a值越小，则所需的容积越小。3.1 系统水容量VC的确定进行膨胀罐的选择计算时，不得不提一个重要的参数一系统水容量，系统 水容量通常由两部份构成：设备水量、管道水容量。影响系统水容量的因素不少，这主要取决于系统形式、管道布置、管径大 小等等。当一个工程完成之后，系统水容量VC值原则上是可以计算出来的，但 其工作量实在太大，于是普通都采用估算的方法。系统水容量Vc按下表估算，室外

8、管线较长时取较大值。表1空调水系统的的单位水容量Vc3L/m2建造面积3.2 调节水量VI的确定3调节水量VI应不小于3min补水泵流量，补水泵流量应不小于系统水容量 的 4%-5%03.3 3最低水位时水容积V3的确定最低水位时水容积V3主要是为了沉积泥渣、连接管道及防止氮气进入管道 系统而设置的。普通V3可按下式求得：V3= (0. 1-0. 3) (V1+V2)特殊提出，空气定压虽采用弹性密封材料(如橡胶等)相隔离，无以上问 题，但考虑到调试的方便，罐内应留有一定量的存水。4气压罐工作压力值按以下方法确定(推荐)3补水泵启动压力P1,大于 系统最高点0. 5mH20;1、 补水泵停泵压力

9、及电磁阀关闭压力P2= (Pl+10) / a -10式中a为工作压力比。2、 水膨胀时电磁阀开启压力P3,普通取P3=P2+ (2-4)3、 安全阀开启压力P4,普通取P4=P3+ (1-2)式中P1-P4的计算单位为mII20o5工程实例：某航站楼(扩建)建造面积F=18000m2,空调系统最高点标高8. 50m,冷冻 站设在旧航站楼一端，地面标高0. 00m,冷冻水管走设备管沟穿过旧航站楼 (供水长度为180m),管径DN300,管沟内水管标高T. 8m,冷源为螺杆式冷水 机组。补水点设在循环水泵吸入口处，定压装置与循环水泵位于同一安装高 度，计算选择气压罐定压装置。1、系统水容量VC=

10、vcF式中vc单位水容量，L/m2建造面积；F一建造面积。由表1取vc=0. 50L/m2建造面积，故室内系统水容量VC1=O. 50*18000=9. 0m3又因室外短线长度较长(来回360m),其水容量不容忽视，则VC2- (0. 3/2) 2*3.14*360=25. 4m3系统总水容量 VC=VC1+VC2=9. 0+25. 4=34. 4m32、补水泵的小时流量Gb取系统总水容量的5%,则Gb=5%VC=0. 05*34. 4=1. 72m3/h3罐体的调节水量VI按5min补水泵流量考虑Vl=5*l. 72/60=0. 143m34、 罐内最小的气体空间V2=0. 143/ (1/

11、0. 75-1) =0. 429m35、 最低水位所需要的最小水容积V3=0. 2* (0. 143+0. 429) =0. 114m36、 罐体总容积 Vz=V3+V1/ (1- a ) =0. 114+0. 143/ (1-0. 75) =0. 686m37、 补水泵启动压力P1,大于系统最高点0. 5m,则Pl=8. 5+1=9. 5m8、 补水泵停泵压力及电磁阀关闭压力P2=(Pl+10) / a -10=16m10、水膨胀时电磁阀开启工作压力P3=P2+4=16+4=20m11、安全阀开启工作压力P4=P3+2=22+2=24m12、补水泵扬程(普通比补水点高3-5砧20) 3Hb=Pl+4=9. 5+4=13. 5m本工程选用定压装置气压罐容积Vz=800L,补水泵流量Gb=2m3/h (一用一备)，扬程Hb=14mo6结束语：气压罐定压装置的选择在工程设计中至关重要，罐体调节水量过小，补水 泵启动频繁，故障率高；罐体选择过大，则增加成本，也给安装带来艰难。针 对以上问题，笔者认为，在设计中应根据建造面积，高度、系统供水温度等具 体条件合理地设置定压装置。