自力式恒溫閥控溫特性研究.pdf

1、自力式恒溫閥(簡(jiǎn)稱(chēng)恒溫閥，國(guó)際上稱(chēng)為T(mén)hermostatic valve)，是一種控制流體溫度的新型閥門(mén)。它依靠感溫傳感器內(nèi)感溫介質(zhì)隨溫度變化所產(chǎn)生的膨脹力來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的啟閉或開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入閥門(mén)的冷、熱流體流量，控制出口混合流體的溫度。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、溫度控制精度較高、無(wú)需電力或壓縮空氣等額外動(dòng)力、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于采暖、熱水供應(yīng)等各種熱交換設(shè)備的溫度自動(dòng)控制場(chǎng)合。同時(shí)，針對(duì)恒溫閥的研究是節(jié)能技術(shù)研究的重要內(nèi)

2、容。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括： (1)在推導(dǎo)恒溫閥瞬時(shí)控溫?cái)?shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，借助于由傳感器、智能儀表、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和組態(tài)工控軟件組成的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了恒溫閥基本控溫特性實(shí)驗(yàn)，恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)對(duì)出口水溫的影響實(shí)驗(yàn)，以及恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)對(duì)出口水溫影響的顯著性實(shí)驗(yàn)。 研究結(jié)果表明：1)出口水溫的變化幅度在±2℃之間，恒溫閥靜態(tài)特性的線性度較好，靜態(tài)偏差小。2)復(fù)位彈簧的預(yù)緊力對(duì)出口水溫有一定影響，因此預(yù)緊力

3、不宜過(guò)大或過(guò)小，應(yīng)結(jié)合蠟質(zhì)感溫元件的溫度控制范圍來(lái)選?。桓蟮南炠|(zhì)感溫元件膨脹系數(shù)，有利于恒溫閥精確控制出口水溫；隨著調(diào)節(jié)筒最大開(kāi)度值的增加，恒溫閥更容易受到冷、熱水入口壓力的影響，不利于恒溫閥對(duì)出口水溫的控制，因而在滿足閥門(mén)流量要求的前提下，應(yīng)盡可能的減小調(diào)節(jié)筒的最大開(kāi)度值。3)恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)對(duì)出口水溫影響的顯著性實(shí)驗(yàn)則實(shí)驗(yàn)了恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)的優(yōu)選原則，以得出最小出口水溫偏差的恒溫閥組件參數(shù)組合。 (2)借助于FLUEN

4、T軟件，建立了恒溫閥混合艙的幾何模型和物理模型，仿真研究了不同入口壓力下恒溫閥內(nèi)部流場(chǎng)的靜壓分布、溫度分布以及速度矢量分布的變化趨勢(shì)，以探究冷、熱水入口壓力對(duì)流場(chǎng)的影響。分析了調(diào)節(jié)筒最大開(kāi)度值對(duì)流場(chǎng)的影響規(guī)律，為優(yōu)化恒溫閥的結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。 研究結(jié)果表明：冷水壓力的變化時(shí)流場(chǎng)的影響更加顯著，因此在恒溫閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)因重點(diǎn)考慮使冷水得通道流動(dòng)阻力降低：調(diào)節(jié)筒最大開(kāi)度值不宜過(guò)大，應(yīng)在滿足流通能力的前提下盡量減小其值。依據(jù)這一原則，本文提

5、出的恒溫閥的調(diào)節(jié)筒最大開(kāi)度值應(yīng)為0.65mm。 (3)在不考慮液動(dòng)力的前提下，建立由調(diào)節(jié)筒、蠟質(zhì)感溫元件和復(fù)位彈簧組成的階震蕩系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)時(shí)、頻域分析，得出了改善恒溫閥流量調(diào)節(jié)部件動(dòng)念特性指標(biāo)的原則是： 1)通過(guò)改變恒溫閥流量調(diào)節(jié)部件質(zhì)量來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)動(dòng)念特性的方案比通過(guò)改變恒溫閥復(fù)位彈簧剛度使系統(tǒng)達(dá)到最佳阻尼比的方案更有效；2)減輕流量調(diào)節(jié)部件的質(zhì)量可以明顯改善流量調(diào)節(jié)部件動(dòng)態(tài)特性，因此可以探索采用新型材料得以實(shí)現(xiàn)