水流开关在空调系统中的应用及改进(1)

第9卷　第1期制冷与空调2009年2月REFRIGERATIONANDAIR2CONDITIONING97299

收稿日期:2008204215

通信作者:程其林,Email:chengql@tellhow.com

水流开关在空调系统中的应用及改进程其林　江集金　管峰(泰豪科技股份有限公司)

摘　要　水流开关在冷水机组和空调工程的水系统中应用广泛,它能保证空调系统安全、高效地运行。通常水流开关在应用时只能定性地保证空调系统的安全和高效运行,而不能定量、准确地设定水流开关闭合和断开时的流量值。本文根据空调系统制冷量的不同,设计与之相匹配的水流开关,并利用简易水流量测定系统,对水流开关的闭合和断开流量值进行测定,实现对水流开关应用的改进。关键词　空调系统;水流开关;闭合;断开;流量;靶片

Applicationandimprovementofwaterflowswitchintheair2conditioningsystem

ChengQilin　JiangJijin　GuanFeng(TellhowSci2techCo.,Ltd.)

ABSTRACT　Waterflowswitchiswidelyusedinwatersystemsofchillerorair2condition2ingengineering.Itcanensurethesafetyandthehigheffectivenessoperationofair2condi2tioningsystem.Whenthewaterflowswitchisused,itonlycanensurethesafetyandhigheffectivenessoperationqualitatively,butcan’tsetthefluxexactlyandquantitatively.Ac2cordingtothedifferentcoolingcapacityofchillersforair2conditioningsystems,designsthesuitedwaterflowswitch,andmeasuresthefluxwhentheswitchisshutandcutwiththesimplewaterflowmeasurementsystem,itisanimprovementinapplicationofwaterflowswitch.KEYWORDS　air2conditioningsystem;waterflowswitch;shut;cut;flowrate;targetslices

水流开关(图1)是对水流量自动控制和保护的装置。当水流量变化时,水流对靶片产生的作用力使得杠杆转动,控制电路闭合或断开,从而达到自动控制的目的。水流开关在冷水机组和空调工程的水系统(以下统称为空调系统)中有着广泛的应用。1.水流开关;2.调节弹簧;3.靶片。图1　水流开关外形及安装示意图1　水流开关的应用及相关问题1.1　水流开关的工作过程在风冷冷水机组冷冻水的出水端和水冷冷水机组冷却水/冷冻水的出水端,都会安装水流开关(图2)。常闭水流开关(空调系统正常运行时,水

流开关控制电路是闭合的,笔者所阐述的水流开关是常闭的)工作过程为:当水流量达到一定值时,水流开关闭合,此后压缩机启动,空调系统开始运行。如果空调系统中有水泄漏或其他原因导致系统水流量减少,当水流量降低到一定值时,水流开关断开,同时压缩机停机,空调系统停止运行。

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1.冷却水出水管;2.水冷冷水机组冷凝器;3.水冷冷水机组蒸发器;4.冷冻水出水管;5.水流开关。图2　水流开关在空调系统中的安装位置

1.2　水流开关的作用当空调系统具有足够水流量时水流开关闭合,此后压缩机启动,从而保证空调系统安全和高效运行。1)当冷冻水流量偏小时,蒸发器负荷不足,蒸

发温度偏低,制冷量下降,运行效率降低。2)当冷冻水流量极小时,蒸发器负荷严重不

足,蒸发温度很低,蒸发器结冰(甚至冻裂),压缩机吸气压力很低。若系统长时间在这种工况下运行,会导致压缩机因回油困难而被损坏。3)当水冷冷水机组冷却水流量偏小时,冷凝

器散热效率偏低,氟系统热量不能及时全部散出,

导致系统冷凝温度上升,制冷量下降,运行效率降低。4)当水冷冷水机组冷却水流量极小时,冷凝

器散热严重不足,冷凝温度上升到很高,压缩机排气温度超高。若系统长时间在这种工况下运行,

会导致压缩机因润滑油碳化而被损坏。1.3　常用水流开关的问题水流开关生产厂家一般都是提供一个水流开关和一套长度不等的靶片(图1),用户根据需要选择和安装靶片。但是这种水流开关在应用时存在一个问题:它只能定性地保证空调系统安全和高效地运行,而不能定量、准确地设定水流开关的闭合和断开流量值。因此,用户只能根据水管管径和经验选择与安装靶片,在系统试运行时,利用水表或流量计来确定水流开关的闭合和断开流量值。2　水流开关的改进上述常用水流开关的缺点显而易见,这种方法误差极大,不能保证系统的冷却水、冷冻水在合理的流量范围内运行。因而对这种水流开关进行改进很有必要。笔者提供一种解决方案,能够准确计算并测定水流开关的闭合和断开流量值。2.1　重要性在使用水流开关时,其闭合和断开流量值的确定十分重要。系统运行时须达到设计的流量,才能达到设计的制冷量。因而,水流开关的闭合流量与系统的设计流量不能相差太大,否则会影响系统的运行效率。而水流开关的断开流量应该在蒸发器容易结冰时的流量之上,这样才能保证不会损坏机组的蒸发器和压缩机。2.2　设计流量值举例说明计算某一制冷量的冷水机组冷冻水水流开关的闭合和断开流量值的方法。已知冷水机组的制冷量为32kW,试计算与其匹配的水流开关的闭合和断开流量值。1)计算水流开关的闭合流量值机组蒸发器设计水流量(m3/h)可按式(1)计算:V=3600Q0ρCpΔt(1)式中:Q0为制冷量(kW);ρ为载冷剂密度(kg/m3);Cp为载冷剂比热容(kJ/(kg・℃));Δt为载冷剂在蒸发器中的温降(℃)。查表得:ρ=1000kg/m3,Cp=4.187kJ/(kg・℃)。根据标准工况,进水温度t1=12℃,在制冷剂2水蒸发器中,水侧温降一般为4～6℃,取温降Δt=5℃,则闭合流量(m3/h)为V1=3600×321000×4.187×5=5.5(2) 考虑到水流开关的感应误差,取水流开关的闭合流量值为(5.5±0.2)m3/h。2)计算水流开关的断开流量值在制冷剂2水蒸发器中,一般蒸发温度比出水温度低4～6℃(取5℃)。当出水温度t2≤3℃时,蒸发温度≤-2℃,此时,蒸发器局部易结冰。因而水流开关的断开流量值,以出水温度t2=3℃时的水流量为准。此时,Δt=t1-t2=12-3=9℃,则断开流量(m3/h)为V2=3600×321000×4.187×9=3.1(3) 考虑到水流开关的感应误差,取水流开关的断开流量值为(3.1±0.2)m3/h。2.3　测定方法根据水流开关的工作原理,得知靶片面积的大小决定水流开关的闭合和断开流量值。冷水机组生产企业生产的冷水机组型号是确　第1期程其林等:水流开关在空调系统中的应用及改进・99　・　定的,即冷水机组的制冷量是确定的。而其采购的水流开关是通用型的,即一个水流开关配一套靶片。冷水机组型号要求确定一个与之匹配的水流开关,也就是在一套靶片中确定一个与之匹配的靶片。例如,确定制冷量为32kW的冷水机组的水流开关的闭合和断开流量值可通过如下方法实现。搭建一个简易的流量测定系统(见图3),先根据经验选择一个靶片,将其安装在水流开关上,再将水流开关安装到流量测定系统中,同时将水流开关控制电路的进出端用电线接入一个带灯泡的指示系统。测定时,可按如下步骤进行。1.流量计;2流量调节阀;3.水流开关;4.水泵;5.压力表;6.水箱。图3　水流开关闭合、断开流量值测定系统1)启动水泵,此时测定系统水流量处于最大值,水流开关是闭合的,灯泡亮。2)测定系统运行稳定后,调节流量调节阀,逐渐降低系统水流量,注意流量计读数及灯泡。当灯泡熄灭时,停止调节流量调节阀,记录水流量值,拆下水流开关。将灯泡熄灭时对应的水流量值与计算的水流开关断开流量值(3.1±0.2)m3/h进行比较:如果大于3.3m3/h,应将测定的靶片剪小;如果小于2.9m3/h,则换一个大一点的靶片。再将水流开关安装到流量测定系统中进行测定。通过改变靶片的大小来调节水流开关的断开流量值,直至灯泡熄灭时对应的水流量值在(3.1±0.2)m3/h范围内,此时的靶片与制冷量为32kW的冷水机组水流开关的断开流量值相匹配。3)测定系统运行稳定后,调节流量调节阀,逐

渐增大系统水流量,注意流量计读数及灯泡。当灯泡亮时停止调节流量调节阀,记录水流量值,拆下水流开关。将灯泡亮时对应的水流量值与计算的水流开关闭合流量值(5.5±0.2)

m3

/h进行比

较:如果大于5.7m

3

/h,应将调节弹簧调短;如果小

于5.3m

3

/h,则将调节弹簧调长。再将水流开关安

装到流量测定系统进行测定。通过调节弹簧的长度来调节水流开关的闭合流量值,直至灯泡亮时对应的水流量值在(5.5±0.2)

m3

/h范围之内。

4)将水流开关的断开流量值和闭合流量值再

重复测定3次,检测其重复性。当重复测定值仍然在合理范围(断开流量值(3.1±0.2)

m3

/h,闭合

流量值(5.5±0.2)

m3

/h)之内时,测定结束。

5)将靶片的形状和调节弹簧的长度记录下

来,批量生产32kW冷水机组时,可以直接按照测定数据生产。3　结束语虽然测定水流开关的闭合和断开流量值会增加冷水机组生产企业的工作量,但是这项工作非常重要。当企业生产小型家用冷水机组时,可将设计并测定好的水流开关置于机组内部;生产大型冷水机组且机组内部安装不便时,可将设计并测定好的水流开关作为随机附件,供客户在工程安装时使用。这样既能保证冷水机组安全和高效地使用,又能提高客户对企业的评价。

参考文献[1]　郭庆堂.简明空调用制冷设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]　蒋能照,张华.家用中央空调实用技术.北京:机械工业出版社,2002.