用户室内温度控制是散热器恒温控制阀来实现。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成,其中恒温控制器核心部件是传感器单元,即温包。工作时,感温包可以感应周围环境温度变化而产生体积变化,带动调节阀阀芯产生位移,进而调节散热器水量来改变散热器散热量;弹簧组调节输出力,并在温度降低时帮助阀杆复位;阀杆推动套筒,通过套筒的不同开度调节冷热流体的流量比例从而实现控温[3]。用于温控阀的感温元件有不同的类型,如形状记忆合金[ 4,5] 、双金属片等,但是目前较多采用的是蜡质感温元件[6]。21672
2自力式温控阀的分类
(1)汽压型自力式温度调节。主阀是温度调节阀的执行元件,当副阀开启度变化时,使导入活塞上方的蒸汽压力变化。该蒸汽压力作用在活塞上, 能改变主阀的开启度,从而使温度调节阀的出口蒸汽流量得到变化,以保证换热设备工质出口温度基本保持不变。论文网
(2)液体膨胀型自力式温度调节阀。阀杆弹簧、阀杆和阀体等构成了温度调节阀的调节阀部分,温包1是变送器,其中灌满了感受温度变化的液体。假定出口温度比调定值高, 则感温液体的体积增加,改变了调节器轴向位移的输出,从而改变调节阀的开启度,使温度调节阀的出口蒸汽流量得到变化,以保证换热设备工质出口温度基本保持不变[7]。
3国内外温控阀发展情况
(一)国内温控阀的研究情况
自上世纪70年代,蜡式温控阀从国外引入,我国科研人员就展开了对其工作原理和机械结构的基础研究,并广泛收集国外关于蜡式温控阀的比较前沿的研究文献。在近几十年中,国内对于温控阀的研究现状和发展趋势主要是关于阀体结构、感温蜡和感温包内传热原理的基础研究,以及通过建立由蜡式温控阀构成的控温系统的动态模型,对该系统静、动态特性进行理论分析。然而,对于直接关系到感温包感温精度的阀内流场的流动状态和温度分布情况,还没有较为全面且深入的数值分析:另一方面,采用新生科研成果对其关键元件进行改进的设计方法也较为缺乏。
国内研究的温控阀广泛应用于采暖、热水供应、航天航空、电力、能源动力、冶金、船舶等工业各种热交换设备的温度自动控制, 如压缩机、汽轮机、内燃机、齿轮箱、大型真空泵等需要恒温润滑的机械冷却系统中及印染、纺织、食品、皮革等行业需恒温排放流体的场合[8]。以下为国内对温控阀的研究:
(1) 对温控阀水利特性的研究
徐宏海[9]等利用CFD数值模拟,通过对调节阀流量系数模拟值与理论值的比较,表明应用Fluent对调节阀进行模拟计算是可靠的。因此可以用Fluent对设计的阀体结构进行模拟,并对温控阀结构进行改进。
何世权[10]对温控阀的结构做出了改善,他在感温包中部加设节流挡板,使感温包周围流体充分混合,使其周围温度场明显均匀准确,更有利于温控阀对流体温度的精确控制。
刘建清等采用SMPLEC方法,对感温包内介质的传热与流动进行了数值研究,求解了同心圆柱形成的封闭空腔中自然对流的流固祸合问题,同时分析了径比、高度比等参数对空腔中介质流动与传热及阀门动态响应的影响。其研究结果对优化设计感温包有积极的意义[11]。
(2) 对温控阀失效的改进
使用中发现,温控阀经常会失效,其失效的原因主要有下列两个方面: ① 滑阀因静液压油不清洁而卡死;② 感温元件( 温包) 失效[12]。
刘文桥等针对温控阀的失效问题分别提出了一下几点改进意见:
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