控制阀选用漫谈

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1、控制阀选用漫谈(一)1前言我们都知道，空调的出现是为了提供处在一个特定环境里的室内条件满足我们的需求。最最简单的需求就是温度与湿度。为了满足这两项需求，我们会去安装冰水主机、安装热交换用的盘管，但这些的确是可以将室内的冷/热负载移除，可是光是这样子的组合就够了吗？当然不是！如果需求是温度必须为23±1℃，而室内的热负载又不一定是定值，此时光靠冰水主机送来的冰水及冰水盘管是无法确保这个室内温度要求是可以满足的。谁能预料室内负载会如何地变化呢？这个时候，你需要的是随着室内负载的变化来“控制”冰水盘管的热交换能力使其符合室内的负载需求进而

2、得以维持所要求的室内温度需求条件。于是，接下来的步骤十分清楚，那就是“控制冰水盘管的热交换能力”，但接下来的问题是，要怎么样来控制？最直接也最普遍的方式就是去控制流进冰水盘管的水量与冰水温度。而执行此一任务的就是本文所要谈的控制阀。我们就是利用控制阀与冰水盘管的“相互搭配”来完成我们所期望的任务。事实上，控制阀并不是有装，它就会乖乖地去把你要的条件给弄出来。往往会因为搭配不当而造成根本无法控制。而更严格地讲，所谓的“相互搭配”还不光只是控制阀与冰水盘管这两大主体本身，同时还包含了这两个主要元件所处的管路系统究竟是怎么一回事。但是，控

3、制阀装是知道要装，而它与冰水盘管，甚至是整个管路系统的搭配也很重要，但要怎么个搭配法才叫做是“相互”呢？这就不得不牵涉到控制阀的选用了。2控制阀的特性一谈到控制阀就不免令人联想到图1的三条曲线。相信大家对图一所意欲描述的都不会太陌生。在图1里的A即是所谓的快开型（Quick-OpeningValve）控制阀，从曲线A的特性上来看，你会发现当阀略打开一些（如：PlugLift由0%到12.5%）时，其所相应的通过流量之变化非常之大！因此它被名之为快开型的控制阀。而曲线B则很直接从其特性上看出，它是所谓的线性控制阀（LinearCont

4、rolValve），因此阀的开度（PlugLift）与其所通过的流量变化是成正比关系。第三条曲线C，则是最常被用之于空调产业里的等比例阀（EqualPercentagdValve），而所谓的等比例，我们可以从其定义上看出来，假若X代表pulglift，当X=0时是为阀完全关闭而X=1则代表阀全开，而Q则代表流量，Qmax则为阀全开时所通过之流量，则所谓之等比例是为：此一K即为一常数，是为其等比例之谓。若将（1）重新安排并积分之，则有：式（2）即代表着曲线C之特性。就应用层面来看，这三种阀都各有其依其不同之特性而有之运用。如快开型适用

5、于管路上之关断隔离作用，它能够在你需要全量运作时马上很快地提供你所要需求；但是如果你想要利用它来做流量调节时，恐怕你就会发现你很困扰，因为在从全闭到打开一点点，此时的流量变化已几乎到全量了！因此，你会很难去控制，尤其是小流量。而线性控制阀，则是比较适用在流量调节是线性需求，此如利用蒸气作为加热之热盘管，此时由于热负载之变化与蒸气内之流量成正比，因此线性阀正好与此相搭配。而在一般空调常见的冷水或热水盘管，其盘管之能量控制则必须采用等比例阀。图2及图3是一般盘管常见之特性曲线，兹不论其表面风速之差异或者是水流量之差异，你可以发现盘管的热

6、交换能力与水流量之关系皆颇相似。而在X轴的水流量正是必须由控制阀所决定，这一点读者可以参看图4的说明。在图4里四个框里，（a）代表的正是如图2、图3的盘管特性，而（b）则是如图1里的等比例阀之曲线C，(c)则是我们所希望的控制特性，亦即令盘管的热交换能力与控制阀的开度呈现线性的关系。从图4里可以发现，由（b）的50%的pluglift可以得到25%左右的waterflowratio，但25%的waterflowratio对盘管而言却是50%的coilcapacityratio，也就是说，最终的结果是50%的pluglift会产生50

7、%的coilcapacityratio！这个线性关系对控制的运作上是十分重要，毕竟假设它是线性是比较好且容易施作的方式。但是，要如何挑选控制阀？要回答这个问题，我们就得来看一看所谓的CV值了。兹不论控制阀是上述三种阀是上述三种阀中的那一种，其实都有所谓的CV值。而其定义则如式（3）所示：其中Q代表流量而△P则横跨控制阀进出口两端的压力差值。在一般的控制阀选择上都是以满载（亦即阀全开时）之CV值作标示，而事实上，就等比例阀而言，其CV值与阀开度（Travel）是呈现如图5之特性。而从图5上来看，即使是等比例阀，也有某种程度上之差异。在

8、一般的控制阀之选择上，多半是求出所要的CV值之后，再依据该CV值去挑选适当的控制阀，这其中在图1里的三种基本控制阀之特性当然也是必须被列入考量。但是问题又来了，CV值要的如何被求出来？其实从式（3）里不难看出，把Q除以不就可以了？但问