膨胀罐调节容积的有效发挥

1、膨胀罐调节容积的有效发挥长期以来各企业生产的膨胀罐， 其充气压力千差万别， 内部 构造或处理也常忽略一些小的细节， 造成了许多膨胀罐都没有发 挥其最大的调节作用， 甚至还很容易导致胶囊损坏。 制造单位或 使用者在产品使用前要进行合理的充气， 充气压力的选择决定了 调节作用有效的发挥。 那么， 如何确定理想的充气压力？如何确 保胶囊不易损坏？就是我们需要解决的两个问题。 这里结合示意 图从理论上分析如下：充气压力的选择分析。 由图 1 可见，充气后的膨胀罐在充水 后，其胶囊的工作状态只存在三种可能性：第一种情况，Vd W即充水后胶囊被拉大，胶囊始终处于被 拉伸状态下工作。此时存在关系式：P1V=

2、(Pg-F)( V-Vg) , P1 为第一种情况下的充气压力 ,因 此有：Vg=V-P1V/ (Pg-F )和 Vd=V-P1V/ (Pd-F)，此状态下的 调节容积用 Vt1 表示，则有： Vt1=Vg-Vd ，即： Vt1=P1V1/(Pd-F) -1/ (Pg-F)( 1)第二种情况，Vg W VcK W即充水后胶囊被拉大，在系统 压力降至水泵将要启动时胶囊已不被拉伸。此时存在关系式：Vg=V-P2V/ (Pg-F)和Vd=V-P2V/Pd,这种状态下的调节容积用Vt2 表示，则有：Vt2=Vg-Vd 即: Vt2=P2V: 1/Pd-1/ (Pg-F):第三种情况，Vg P2P1 并

3、且有 1/ (Pd-F) -1/ ( Pg-F)( 1/Pd-1/ (Pg-F) 可见， 第二种情况的调节容积为最小 Vt2 不应考虑，下面再比较( 1)( 3)两式中 Vt 之大小。由 1/ ( Pd-F) -1/ ( Pg-F) = (Pg-Pd) / (Pd-F) (Pg-F)(4) , 1/Pd-1/Pg= (Pg-Pd) /PgPd(5)因所有参数均不为负， 前者的分母小于后者，所以(4)( 5)又因为P3 P1,所以 Vt1 与 Vt3 的大小还不能确定，但是，由( 1)(3)可见，它们 均与充气压力成正比。 两者的充气压力范围是有条件限制的， 前 者的最高限小于临界压力 Po,即

4、P1v Po,当9=小时的充气压为 Po， 这时 F=0 有：PoV=Pg( V-W 即：Po=Pg( 1-W/V)-( 6)将 P1 值由 Po代入可得：Vt1 v Pg (V-W ( 1/ (Pd-F ) -1/( Pg-F即： Vt1 v Pg(V-W ( Pg-Pd /(Pd-F ( Pg-F 再由 P3V=( V-Vd Pd 得：P3= (1-Vd/V ) Pd-( 8)可见，当Vd=O时，P3=Pd为其最大值(这时胶囊水被完全 压出)。有： Vt3=PdV( 1/Pd-1/Pg )即：Vt3=V (1-Pd/Pg )( 9)由于Vt3WW代入上式，得出(9)存在条件为：Pd/Pg

5、1WN(10)比较( 7)( 9)式大小，用( 9)- (7)经整理得：Vt3-Vt1=V (Pg-Pd)( Pd-F)( Pg-F)-Pg2(1-W/V) /Pg (Pd-F) ( Pg-F)可见 Vt3 Vt1 的条件是：(Pd-F)( Pg-F) : /Pg2 ( 1-W/V)-( 11)就是说( 11)式成立时，第三种情况的调节容积值最大值， 可用(9)直接算出，这时其充气压力为p=pc,反之，要用(1)和( 9)分别计算比较其大小，此时，第一种情况充气压力应选 择最接近Po的P1值，Po可用(6)算出。由此可见，应该使用 哪个公式计算要视具体的膨胀罐参数和水泵设定参数而定。现实中，

6、膨胀罐的设计均有其合理性， 并不是所有参数不受 限制，就我公司的系列产品看，其各项参数代入后均符合(11)式条件。就是说，当选择 P= Pd时就可获得最大的调节容积，即 “保证用户供水的最低压力就是最合理的充气压力”这时的调 节容积值最大，为 Vt=V (1-Pd/Pg )。一般情况Pg可视为用户 选取的水泵扬程(换算为压力)，Pd就是维持用户供水的最低压力，低至该值水泵立即启动，达到Pg值水泵就可停机。例：膨胀罐SN1000的参数为：W=0.5m3 V =1.44m3, F=0.035MPa当水泵扬程为100m供水保证的最低扬程为 85m 时，选择充气压力P,并计算最大调节容积。将已知条件代

7、入( 11)式有：(Pd-F)( Pg-F) : /Pg2 ( 1-如2)即(0.85-0.035 )(1-0.035 ) /12 ( 1-0.5/1.44 )有 0.7865 0.6528 由(10)得到： Pd/Pg=0.85/1.0 1-W/V=1-0.5/1.44=0.6528 可使用( 9)式计算 Vt 值得 Vt=V (1-Pd/Pg ) =1.44 (1-0.85/1.0 ) =0.216 m3，此时 的充气压力 P=Pd ，即为 0.85MPa。由(6)知，此时的临界充气压力 Po=P(g 1-W/V)=0.6528 MPa 若充气压力为0.7MPa,则应该使用(3)计算，有：

8、 Vt3=P3V(1/Pd-1/Pg )=0.7*1.44(1/0.85-1/1.0)=1.008*0.1765=0.178 m3若充气压力为0.6MPa,则应该使用(1)计算，有：Vt1=P1V1/(Pd-F)-1/(Pg-F)=0.6*1.441/(0.85-0.035 ) -1/ (1-0.035 )=0.165 m3若充气压力为0.3MPa,则有：Vt1= P1V 1/(Pd-F)-1/(Pg-F)=0.3*1.441/(0.85-0.035 ) -1/ (1-0.035 )=0.082 m3可见，充气压力的大小对膨胀罐的有效调节容积影响有多大。本例中，0.85MPa的充气压是0.3MPa充气压调节容积的 2.6 倍以上。可见，充气压力设置不当， 大膨胀罐也未必收到好效果。 当一个膨胀罐的调节容积没能充分利用的时候， 整套机组水泵的 频繁启动相对增多， 启动电流是正常电流的数倍， 不但严重费电， 还会造成水泵及配套控制系统的过早失效。综上所述：要想发挥“膨胀罐调节容积的最大值”就必须掌 握用户需要供水高度的最小压力值， 这个压力值就是最理想的充 气压力。保护胶囊不易损坏的措施。见示意图 1。