自力式恒溫閥控溫特性研究.pdf

1、自力式恒溫閥(簡稱恒溫閥，國際上稱為Thermostatic valve)，是一種控制流體溫度的新型閥門。它依靠感溫傳感器內(nèi)感溫介質(zhì)隨溫度變化所產(chǎn)生的膨脹力來驅(qū)動閥門的啟閉或開度，從而調(diào)節(jié)進入閥門的冷、熱流體流量，控制出口混合流體的溫度。其具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、溫度控制精度較高、無需電力或壓縮空氣等額外動力、自動化程度高等諸多優(yōu)點，廣泛應用于采暖、熱水供應等各種熱交換設(shè)備的溫度自動控制場合。同時，針對恒溫閥的研究是節(jié)能技術(shù)研究的重要內(nèi)

2、容。 本文的主要研究內(nèi)容包括： (1)在推導恒溫閥瞬時控溫數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，借助于由傳感器、智能儀表、數(shù)據(jù)采集器、計算機和組態(tài)工控軟件組成的綜合實驗臺，進行了恒溫閥基本控溫特性實驗，恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)對出口水溫的影響實驗，以及恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)對出口水溫影響的顯著性實驗。 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)復位彈簧的預緊力對出口水溫有一定影響，因此預緊力

3、不宜過大或過小，應結(jié)合蠟質(zhì)感溫元件的溫度控制范圍來選?。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，不利于恒溫閥對出口水溫的控制，因而在滿足閥門流量要求的前提下，應盡可能的減小調(diào)節(jié)筒的最大開度值。3)恒溫閥關(guān)鍵組件參數(shù)對出口水溫影響的顯著性實驗則實驗了恒溫閥關(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)部流場的靜壓分布、溫度分布以及速度矢量分布的變化趨勢，以探究冷、熱水入口壓力對流場的影響。分析了調(diào)節(jié)筒最大開度值對流場的影響規(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：冷水壓力的變化時流場的影響更加顯著，因此在恒溫閥結(jié)構(gòu)設(shè)計時因重點考慮使冷水得通道流動阻力降低：調(diào)節(jié)筒最大開度值不宜過大，應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)筒最大開度值應為0.65mm。 (3)在不考慮液動力的前提下，建立由調(diào)節(jié)筒、蠟質(zhì)感溫元件和復位彈簧組成的階震蕩系統(tǒng)的數(shù)學模型，通過時、頻域分析，得出了改善恒溫閥流量調(diào)節(jié)部件動念特性指標的原則是： 1)通過改變恒溫閥流量調(diào)節(jié)部件質(zhì)量來優(yōu)化系統(tǒng)動念特性的方案比通過改變恒溫閥復位彈簧剛度使系統(tǒng)達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)部件動態(tài)特性，因此可以探索采用新型材料得以實現(xiàn)