膨胀水箱定压采暖系统的水力工况分析.doc

1 膨胀水箱定压采暖系统的水力工况分析摘要分析了正常和干管堵塞、立管堵塞和阀门关闭等非正常工况下膨胀水箱设在不同位置时, 采暖系统内的压力工况及对系统的影响。指出干管发生堵塞, 将导致堵塞点后的系统处于大面积的不正常状态; 立管发生堵塞, 将导致被堵立管局部处于不正常状态; 回水干管堵塞, 造成的影响比较严重。阐述了非正常工况下可能导致散热器超压等不安全因素以及在设计、施工运行管理中如何避免这些工况及不良情况。给出了在系统中正确设置水箱, 保证良好的水力工况的措施。对其他定压设备在非正常工况下对采暖系统的影响有参考意义。关键词膨胀水箱热水采暖系统定压水力工况故障 2 0 引言膨胀水箱是中小型系统和空调水系统常用的定压设备之一。它具有简单、安全、不用维护等优点。正确了解膨胀水箱定压采暖系统在各种工况下的压力分布对系统的设计及安全运行是非常必要的。膨胀水箱定压多用于低温水系统, 也可用于高温水系统。下面用简单采暖系统为例进行分析,对复杂系统原理相同。 1 正常压力工况的分析膨胀水箱在采暖系统听位置以及安装要求可根据其系统型式、作用半径、建筑物( 或采暖系统) 的高度、供水温度等因素来选择[1][2] 。同时其安装位置及高度不同, 给系统产生的压力工况也不同。可靠的系统, 其压力工况必须满足不汽化、不超压、不倒空,及有足够循环动力的要求。 膨胀水箱连接在上供下回式系统供水主立管上方如图 1 所示, 当采暖系统半径不大,即 AB 管长较小时, 能保证供水干管末端 C 点为正压时, 即可采用将膨胀水箱连接在供水主立管上方的安装形式。水压图上 c 点高于管路 C 3 点位置高度, 使水管最不利点不汽化, 同时要保证静水压线 j~j 到底层散热器( 一般用回水干管 D 点来考虑) 的高差不大于散热器承压能力。图 1 中图形 abcdefgha 为其水压图。 A 点为定压点, Hjj ≤ 40m 。运行时底层散热器随的压力比静止时低, 不会超压。对一般采暖系统,图1 中水压图各点的高差为:热源设备的阻力损失较大, Δ Hgh=10 ~ 15mH2O ; 采暖系统的阻力损失ΔH af=1 ~2 mH2O 。一般散热器的最大工作压力为 40 mH2O , 而试验压力不大于 40 mH2O 。虽然实际系统的压力短时间超过其最大工作压力, 而不超过实验压力,可能不会泄漏,但长时间会出问题,是不允许的。超压运行的系统,运行不可行,应极力避免发生。图1 膨胀水箱连接在供水主立管上方的正常工况水压图 1 -循环水泵; 2 -锅炉或换热器; 3 -膨胀水箱; 4 -集气罐(以下图 2~图 9 中数字标号的意义与本图相同) 膨胀水箱连接在上供下回式系统供水主立管末端膨胀水箱连接在上供下回式系统供水主立管末端时的系统图及正常工况水压图如图 2 所示。水温较高的供水干管 4 末端 C 点压力为 h( 正压) ,可保证 95℃以下低温水采暖系统不汽化, 水箱安装高度比图 1低。该系统只宜用于系统有一个大环路的情况(即 A 点只有向 C 点的一个分支) [3] ,C 点为定压点。同图 1 一样, 运行时回水干线压力降低, 不会超过散热器的承压能力。图2 膨胀水箱连接在供水干管末端的正常工况水压图 膨胀水箱连接在上供下回式系统循环水泵入口膨胀水箱连接在上供下回式系统循环水泵入口时的系统图及水压图如图 3 所示。水压图上的 c 点高出系统 C点, 因此保证不汽化是无问题的。在系统较大(即 AC 管较长), 而且系统的高度( CD 间高差)较大(接近 40m )时,要考虑运行时立管底层散热器是否超压的问题, 对高层建筑采暖系统进行分区时也要考虑这一问题。即分区的位置不仅要考虑系统底层散热器停止运行时不超压, 还要注意系统运行时不超压。例如:如取 H jj=40m ,则运行时 Hd D40m 。底层散热器将长期在超压状态下工作, 经常会有泄漏之处。分区的高度界限应小于 40m , 使系统运行时底层散热器承受的压力不大于 40 mH2O 。 5 图3 膨胀水箱连接在循环水泵入口的系统及正常工况水压图 膨胀水箱连接在下供上回式系统回水总管上方膨胀水箱连接在下供上回式系统回水总管上方时的系统图及水压图如图 4 所示, 供水先进入底层供水干管。如用于水较低的高温水系统( 例如水温为 110 ℃)时, 应使供水干管最不利点 C 点的压力,即图中的 HcC ≤ 40m 。使底层散热器不超压,同时可防止汽化。因为 110 ℃水的汽化压力为 , 即建筑物只要为二层以上即不会有汽化问题。由图可见,这种采暖系统的高度( C、D 之间的高差)应比图 3中的还要小一些,才能保证底层散热器承受的压力 HcC ≤ 40m 。在这种系统中, 不仅应保证最无立管、而