博诺德热能解析壁挂炉管道内空气要及时检查及排除

发布时间:2020-11-30

博诺德热能解析壁挂炉管道内空气要及时检查及排除


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壁挂炉管道内空气检查及排除


1.截留空气带来的问题


尽管人们能认识到系统中空气的存在(如管道中汨汨的水声),但他们通常不知道截留空气会带来以下这些危害:


造成系统中钢铁等金属部件与空气的化学氧化作用,加速这些部件的腐蚀。空气长期截留的系统其腐蚀速度为正常系统的好几倍。


由于截留‘空气包’而造成散热末端或整个系统的热负荷损失。这通常被称为集合空气。它以多种方式出现。最常见的是水泵里螺旋舱的水被其取代,而阻止了水泵使系统水正常循环。另一个可能则是系统顶端的管道部分充满了‘空气包’,水泵不能将水送过顶部跨越管道。


水泵水头减小。由于水和空气的混合体可以被压缩,水泵则无法将机械能有效地传送给水。这样会极大的减小系统的热量输出。


湿转子水泵的屏蔽套的润滑不够。因为水和空气的混合体造成水泵内部的溶液成泡沫状,屏蔽套需要的水膜润滑作用不能达到。湿转子水泵完全依赖这层润滑膜,如果没有的话水泵很快会被损坏。


热载体的热能输送损失。热载体内部的气泡阻止了热对流,这会降低热能的输送率。同时热源内部的热交换装置内的空气也可能导致‘过热温度点’的出现,使热交换受阻并可能最终将它损坏。


2.截留空气的存在形式


在水暖系统中,空气以如下三种形式存在:


静止的空气袋


夹杂的空气泡


溶解于水的空气


这三种形式的空气可能同时存在于系统中,尤其是在系统初始运行时。每一种形式的空气在系统中表现都不一样。


2.1静止的空气袋


由于空气轻于水,因此它会朝系统的高位点上升。这些位置并不完全是系统的顶端。即便是在低层的散热末 端,其上部仍然可能形成静止的空气袋。在水平管道拐弯向下前的水平段同样会形成静止的空气袋。一个比较典型的例子是管道升高跨越建筑横梁然后回复到水平面 的情况,当系统开始注水时,这些高位点都是空气存在的死角。有时,因为这些滞留的空气取代了好几升水,将来还需要再次将水注入系统中。即便系统刚开始进行 了清洗,残余的空气泡仍会聚积在一起并上升到高点。这点在低流速的设备上尤其容易出现,因为流速过低而不能将空气推动或带走。比如大的散热器,大管径的管 道及储水罐等。


2.2夹杂的空气泡


当空气以气泡形式存在时,系统中的水能带走(夹杂)这些气泡。夹杂的气泡既有好处又有坏处。好处在于能 将系统远端的空气输送到排气装置;然而其坏处则是空气有可能无法在排气装置里得到分离。水流夹杂空气的程度取决于它带动自然上升的气泡向下的能力。简单地 说,如果水流向下的速度高于气泡上升的速度,它就能沿水流方向带走气泡。在向下流动的管道内,水流速度高于气泡上升速度是带走气泡的关键。


气泡上升的速度由气泡的直径和密度、以及周围水的密度和粘度决定。气泡直径越大上升速度越快。周围水的 粘度越大,气泡密度越小气泡上升速度越慢。在这些因素中,气泡的直径起决定作用,直径小一半的气泡的上升速度大约只有正常直径的1/4。从一个玻璃杯的碳 酸饮料里便可以看见气泡上升的速度的不同。


水暖系统中一种常有的气泡称为微泡。由于它们小,所以很难看见。稠密的微泡群让清澈的水略显浑浊。从带过滤网的水龙头里放到玻璃杯的水上部有微泡群存在。


当系统水加热时,分解的空气也会形成微泡;或者在某个造成涡流的元件处也会产生微泡。由于他们的流速低,所以很容易就被水流带走。这个特征使分离水中的微泡相对困难。分离微泡需要水流经过一个流速低的区域,这样它才能有足够的时间上升并形成大的气泡。


遗憾的是很多水暖系统的空气分离装置并不能提供足够低的流速使微泡有效地隔离。直径较大的气泡上升速度快得到排除,而相对小很多的微泡未被分离就被水流带走。有时是因为空气分离器设计的问题,有时是因为流经空气分离器的速度太快。


2.3溶解于水中的空气


可能最难理解的是水暖系统中空气以溶解空气存在的形式。构成空气的分子包括氧和氮能与水分子‘相溶共处’。这些分子即便在显微镜下也看不见。表面上看来清澈的无气泡的水同样可能包含大量的溶解的空气。


溶解于水中的空气量取决于水的温度和压力。水温升高时,水中溶解的空气量降低。比如在绝对压力2公斤的 情况下,将水从20摄氏度加热到80摄氏度,水中溶解的空气量由35升下降到了17升。这就解释了为什么烧热的一壶水表面上聚集水泡,也同样解释了锅炉燃 烧室外壁微泡的出现。反之,当水温冷却时它会重新将空气溶解。


水压同样也是溶解空气的一大因素。水压降低其溶解的空气量也降低,反之亦然。比如,打开苏打水瓶盖后二 氧化碳气泡立刻出现,这是因为打开瓶盖后水压降低,气体溶解量迅速下降并释放出来使气泡马上出现。多层建筑上端由于压力低也就更多气泡出现,而系统底部的 静压相对更高,则会将更多的空气吸收在水里。


3.排气装置


水暖系统中的排气装置可分为高位排气阀和集中空气分离装置两种。


高位排气阀安装在系统的多个高位点用于排除静止的空气袋,比如立管顶部,散热器上端,分水器,或跨越管的向下拐弯处。高位排气阀对于系统初次注水排气尤为重要。


集中空气分离装置用于排除水中夹杂的空气,将系统水的含气量尽量降到最低。它通常安装在热源的出水端,所有系统的水流都经过空气分离装置。


以下分别介绍几种具体的高位排气阀和集中空气分离装置产品。


3.1.手动排气阀


高位排气阀中最简单的就是手动排气阀。手动排气阀通常是金属-金属密封的小阀门,通过手柄、一字改锥或四角钥匙拧开阀门内部的螺钉,气体从阀门侧面的一个小孔排出。


手动排气阀通常安装在散热器的上侧,由于其体积及进气口小,所以在安装时候需要注意不要让密封材料堵住了进气口。


手动排气阀排完气体后系统水会从排气口流出,所以需要在排气时有人监视,并且准备好盛水的容器,以免排出的水弄湿弄脏地板。由于安装时将排气孔方向冲下很难,所以建议使用排气口方向可调节的阀门。


3.2浮球式自动排气阀


在系统不容易维修检测的地方需要安装自动排除气体的高位排气阀。浮球式自动排气阀就是很好的解决办法。


当阀体内气泡聚积量增大时,浮球随水位下降带动阀杆打开排气活塞排出气体;气体排尽后水位上升,浮球随之上升关闭排气活塞。


自动排气阀排气口的排气帽防止外界杂质堵塞排气口,安装好自动排气阀后需要稍微拧松排气帽才能排气,为了防止万一出现的排气口泄水现象发生(比如系统水质太脏),可以选装吸湿排气帽起到安全保护作用。


自动排气阀的尺寸,形状,口径较多。分别适合于立管顶端、分水器末端;散热器上侧;对于气体量大的部位则需要安装大排气量排气阀。


当自动排气阀安装的位置出现负压时,比如出现膨胀罐安装在水泵输出口等设计或安装的错误时,空气会通过自动排气阀的排气口进入系统。这种情况下应该首先改正系统的错误,同时在自动排气阀排气口上安装抗吸气排气帽。


4.如何纠正系统长期存在的排气问题


一个设计及安装得当的系统不需要经常性地手动排气。持续存在的空气噪音会引来客户不断的抱怨,它的根 源在于一个或多个潜在的设计及安装的错误。这些错误往往与表现出来的问题没有直接的关系,所以很难找出根源,尤其是对于缺乏经验的工程人员。以下是对一些 常见问题的描述及解决的办法,实际运行的系统有可能是由多个症状并发引起的。


潜在问题1:膨胀罐安装在水泵的输出口


解决办法:最好的解决办法是把膨胀罐重新安装在水泵吸入口。这个办法在很多系统上得到了验证。而核实膨胀罐的安装位置则是检验系统的首要步骤。


潜在问題2:系统运行压力过低


解决办法:最好的解决办法是使用可视调节型自动补水阀,将自动补水阀置于开启状态,并且保证补水阀设定的压力高于系统静压+水泵最高扬程0.5米以上。


潜在问题3:浸水膨胀罐或膨胀罐容积过小


解决办法:如果是隔膜式膨胀罐的气囊浸泡了,打开气囊部分的补气口就会有水流出,这说明膨胀罐的隔膜穿孔了。唯一的解决办法就是更换膨胀罐。如果是膨胀罐设计的容积过小,则需要重新计算膨胀水量,添加或更换膨胀罐。


潜在问题4:空气不断地经过水吸收和释放却不能排除


解决办法:需要安装专门的微泡排气阀收集及排除系统中溶解的空气。


潜在问题5:没有安装高位排气阀


解决办法:需要在这些较高的位置以及散热末端的上面安装自动排气阀,自动排气阀的排气帽必需稍微拧松以便排气。


潜在问题6:夹杂的空气泡


解决办法:所有向下流动的管道水流速度必需保持0.6米/每秒以上才能有效地带走气泡。如果不能实现这个流速,则需要在管道的至高点安装自动排气阀。


潜在问题7:排气阀安装在开式系统的顶端


解决办法:这类系统中高于储水罐水面的管道不能安装排气阀,管道的流速必须设置在0.6米/秒以上才能将气泡带动并输送回到储水罐中。


潜在问题8:初次清洗系统时操作不当


解决办法:为了避免在清洗时造成静止的空气袋形成,需要使用‘加压式’清洗方式。


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