独特的设计概念有时要求组件在非标准条件下运行。

一个示例是使用平衡阀来调节流经大型回热式太阳能热系统中多个太阳能收集器的流量。在带有防冻剂的更典型的太阳能热系统中,通常会使用平衡阀。但是在回排系统中,没有防冻剂。每当收集器循环器关闭时,水就会从收集器阵列和外部管道中排出。

如果将平衡阀安装在系统的此部分中,则它们将在系统的使用寿命内经受数千次的冻融循环。阀门内残留的水肯定会冻结。这会对该阀造成长期损坏吗?设计师在指定产品之前需要此类问题的答案。制造商可能有也可能没有这些答案。

有水力设计的概念,在这些概念中,流量必须向后流过不工作的循环器,在整个系统寿命中可能要流回数千次。一个示例是通过具有几个串联的次级负载的电路进行的周期性换流,如图1所示。

该系统依赖于特定类型的配件,其中次级回路(包括锅炉回路)连接到初级回路。 Taco Inc.制造了一种这样的配件“ Twin-Tee”。图2显示了这种配件的示例。

如图3所示,另一种可能性是通过将挡板钎焊到十字接头中来制造接头。

主流可以从任一方向进入这些配件的管路。但是,通过次级回路的流向不会改变。内部挡板可防止次级回路的输入侧和返回侧之间直接混合。二次回路的供油口和回油口也沿一次回路位于相同的压力位置,从而提供了出色的液压分离性能。

随着时间的流逝,通过一次回路的定期换向将为每个二次回路提供相同的平均供水温度。这纠正了在多个负载串联连接的回路中供水温度降低的固有缺陷。在所有回路都工作的情况下,沿着主回路的设计温度下降越大,周期性逆流的好处就越大。

图1所示系统的操作逻辑很简单:一个主环行循环器在给定时间内工作;然后它关闭,另一个主循环器在相同的运行时间下运行。双工循环器控制器可用于跟踪每个主循环循环器的运行时间,并随时间进行均衡。主回路流量始终会向后通过关闭的循环器。

上,下,上,下

逆流有用的另一种应用是将储热罐内的盘管热交换器同时用于热量输入和热量提取。为了保持罐内的温度分层并最大化热交换器工作的平均温度差,必须进行逆向流动。图4显示了可能的管道配置。

图4中的上部管道组件显示热量被添加到蓄热器中。负载循环器可以打开或关闭。如果打开,它将在A点吸取来自热源的热水。任何未拉到负载的水流将通过液压分离器,然后向下通过盘管热交换器。

负载回路连接到系统的三通(例如,图4中的点A和B)应保持尽可能靠近液压分离器。为了防止在液压分离器内混合,来自热源的流量应始终等于或大于负载循环器产生的流量。

图4中下部的管道组件显示了热量从蓄热器中抽出并传递到负载。现在,流量从线圈的底部流到顶部,从而优化了线圈之间的温差。如果热源打开,流量将反向。

图4还显示了两个与线圈循环器并联的电动阀。这些可以是区域阀或电动球阀。当其中之一打开时,它会引导来自关闭的相邻循环器周围的线圈的一些流量。这减少了通过该循环器的反向流量。这些阀门应具有较高的Cv额定值,以最大程度地降低压降。

剩余问题

所示的管道配置是实现逆流的合理解决方案,但仍有几个问题需要解答。例如:是否甚至需要安装图4所示的两个电动阀?如果消除它们,则所有来自线圈的流量都会向后通过关闭的循环器。消除这些阀显然会更简单且成本更低,但是将所有盘管流向后通过循环器会产生任何问题吗?另一种可能性是在两个循环器中都安装止回阀,以防止任何逆流,并使所有流量都通过电动阀。以下哪种方法更好?

为了帮助回答这些问题,我们需要更多地了解通过循环器的逆流。在这方面,还有另外两个问题:当水流通过特定的循环器时,水头损失与流速的关系是什么?当流量倒流通过循环器时,是否会出现有害于循环器的条件?例如,如果长时间逆流,踩在电动机轴上的叶轮是否有可能自行松开?另一个问题:通过带有电子换向电机(ECM)的循环器的反向流动是否会导致叶轮向后旋转,从而使永磁转子在定子磁极内旋转,从而产生发电效果?

这些问题可以通过将循环器安装在测试台上并以不同的流速迫使其反向流动来解决。流量与压头损失的数据可以被捕获并绘制。然后可以将所得曲线用于评估循环器的寄生水头损失特性。这将有助于回答以下问题:图4中所示的电动阀是必不可少的还是仅仅是浪费金钱和材料?

在这种测试过程中,也可以评估任何潜在的电反馈。

最后的请愿书

最后,让我礼貌地请阅读过本文的任何循环器制造商考虑对他们的某些循环器进行逆流测试,并根据这些测试的结果提出具体建议。

有了这种支持,将有助于优化水力组件的设计,例如我们已经讨论过的。我欢迎就该主题进行进一步的讨论。