膨胀水箱定压采暖系统的水力工况分析

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1、膨胀水箱定压采暖系统的水力工况分析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

2、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。　　1．1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。图1膨胀水箱连接在供水主立管

3、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）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，ΔHgh=10～15mH2O；采暖系统的阻力损失ΔH af=1～2mH2O。一般散热器的最大工作压力为40mH2O，而试验压力不大于40mH2O。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。　　1．2膨胀水箱连接在上供下回式系统供水主立管末端　　膨

4、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1．3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

5、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H dD>40m。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40mH2O。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　　1．4膨胀水箱连接在下供上回式系统回水总

6、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4.7m，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、而且应该保证最近立管底层散热器不超压及HbB≤40m。图4膨胀水箱连

7、接在回水总管上方的系统及正常工况水压图2非正常压力工况的分析　　系统可能出现的故障有：由阀芯脱落，施工中焊渣、棍棒、破布、麻团等造成的堵塞，机械碰撞、冻害，水击等原因造成的散热器破裂、管道腐蚀泄漏等。这些故障将引起系统压力工况的变化，甚至停止供热，下面重点分析由管道堵塞可能导致系统局部或全部停止供热或损坏的情况[4]。系统堵塞给系统造成的影响及其大小与系统型式及堵塞点位置有关。以图3所示系统为例进行分析。以下图中用实线表示设计水压图，虚线表示非正常工况下水压图。　　2．1膨胀水箱与系统相连管道堵塞　　水箱用膨胀管或膨胀管加循环管与系统

8、连接。　　2．1．1水箱膨胀管堵塞　　如水箱膨胀管堵塞，系统水被加热后膨胀多余的水无去路，系统内压力升高，设备（含散热器）和管道将会被破坏。所以施工时应清理该管内污物，安装时将膨胀管设在水箱侧壁而不是底部，可减少事故发生