压差旁通阀压差值再设定的理论计算

压差旁通阀压差值再设定的理论计算

摘要：对压差旁通阀的压差值进行了理论计算，计算结果表明在部分主机运行时，其压差值不需要再设定。

关键词：压差旁通阀；压差值；理论计算

Abstract: the by-pass to differential pressure of the pressure differential calculation theory, the calculation results show that in some parts of the host is running, th e pressure differential don’t need to set.

Keywords:pressure differential bypass valve; Pressure differential; Theoretical calculation

一、引言

参考文献[1]明确提出冷、热压差旁通阀宜分开设置，若要冬、夏共用，则压差控制器应能便于进行冬季控制值的再设定。由此可见，由于冬夏季流量的变化以及流体密度的变化导致了压差旁通阀两端压差设定值的变化，从而需要按照季节来重新设定压差值。那么对于多台冷水机组并联运行的实际情况，当只有部分机组投入运行时，其流量也发生了变化，那么其压差值是否需要重新设定呢？在现实中不同的人会有不同的看法。本文拟对这一情况进行理论分析。

在实际工程中，主机一般为2~4台，本文就2台主机1台运行、3台主机2台或1台运行、4台主机3台、2台或1台运行等六种情况进行理论计算及分析。

二、计算模型的建立与分析

空调系统的原理图如下所示。

为简化模型，图示中只画了2台主机，3台或者4台主机时只需要增加主机数量就行，原理没有变化。另外为了简化计算，采用了主机与水泵一一对应的接管方法。

三、设计状态时的理论分析

假设在设计状态时系统总流量为G，水泵扬程为H。每一个主机与水泵支路的阻力系数为S0，A、B两点间的并联总阻力为SAB，管段AC、BD的总阻力系数为S1，管段CE、DF的总阻力系数为S2，末端的总阻力系数为SM，设计状态下E、F两点的控制压差为△P。

按照参考文献2的结果，为简化计算，假设E点靠近C点，F点靠近D点。

在实际工程中这一点也很容易实现。因而S2 的取值为0。

在设计流量时，旁通量为零，则有如下表达式：

H = △P + （S1+SAB）×G2 ( 1 )

其中

△P = SM×G2

SAB = S0/4[由（SAB）-0.5=（S0）-0.5+（S0）-0.5推出]

四、单机满负荷运行时的理论分析

随着末端冷负荷的逐步减小，末端阀门逐渐关小或关闭，末端系统阻力变大，设此时末端总阻力系数为SM′，假设水泵在理想水力工况下并联运行，则单台主机满负荷运行时，系统总流量为G/2，水泵扬程为H。其他管段阻力系数不变。并设此时E、F两点的控制压差为△P′。

单台机组满负荷运行时，旁通量也应为零，则有如下表达式：

H = △P ′+（S1+SAB）×（G/2）2(2 )

其中

△P′ = SM′×（G/2）2

SAB = S0

五、计算结果及其分析

由表达式（1）减去表达式（2），可以得到:

SM′ = 4SM +3 S1从而有：

△P′ = △P +3 S1（G/2）2

由于在实际工程中S1很难做到为零，所以有：△P′＞△P

这就意味着，如果不重新设定压差旁通阀的压差值，则在单台机组满负荷运行时，旁通管中会有旁通流量产生，即末端的实际水流量会小于末端所需要的水流量。

按照公式G2 =△P/SM可以算出此时末端的实际流量GS为：

GS = （△P/ SM′）0.5= [△P/（4SM +3 S1）]0.5

=（G/2）×[4△P/（4△P+3 S1×G2）]0.5 (3 )

显然GS小于G/2，其值与管段AC、BD的总阻力系数S1有关，或者说和管段AC、BD的总阻力与末端的总阻力的比有关。可见，如想减小这种影响，就应尽量减小S1的值，即尽量把压差旁通阀安装在靠近主机和水泵的地方。

当主机数量为3或4台时，进行类似的计算，结果如表1~2：

表1：不同主机数量时的SM′值

那么如果不重新设定压差值，这种影响会有多大？是否一定需要重新设定？

若假设主机的数量是m，运行的主机数量是n，从上述结果可以观察到，

△P′-△P = （m2-n2）S1 G2/m2。

可见其差值永远小于S1 G2。由于该差值越大，旁通量越大，为简化计算，不论是哪一种情况，都取S1 G2 作为该差值。

假设部分机组满负荷运行时的理论流量为GL，通过末端的实际流量为GS，由式（3）有：

GS = GL×[△P/（△P+ S1×G2）]0.5

在实际工程中，根据水管的长度和项目的具体情况，△P的值会有所不同，如果水管的比摩阻满足参考文献1 的要求的话，△P的值大约在12~25mH2O之间，而S1×G2 的值则比较小，大约在0.2~1mH2O之间。于是[△P/（△P+ S1×G2）]0.5的值大约在0.996~0.961之间。根据表冷器的实际静特性曲线可知，在水的流量大于90%设计流量时，换热量的变化值小于2%。

由此可见，在部分主机运行时，即使不重新设定压差旁通阀的压差值，流量的减少对末端表冷器的换热量的影响是很小的，在实际工程中可以忽略不计。

六、结论

本文对部分主机满负荷运行时压差旁通阀的压差值进行了理论计算，结果表明，其压差值大于设计状态下的压差值，如不重新设定，会产生一定的旁通流量，

但是这部分流量所占总流量的比例不大，对末端盘管换热量的影响也更小，在实际工程中完全可以忽略不计，因而可以认为，在上述情况下，压差旁通阀的压差值不需要重新设定。

参考文献

[1]建设部工程质量安全监督与行业发展司，中国建筑标准设计研究所，编. 全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调•动力）. 北京：中国计划出版社，2003

[2]潘云钢. 高层民用建筑空调设计. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[3]贺平，孙刚，编. 供热工程. 北京：中国建筑工业出版社，1993

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。