暖通工程师经典答疑:系统设计
提问:
密闭式水冷系统离心泵进口压力
0.5 公斤压力,因此离心泵无负压不产生
气泡,循环支路管有负压水汽化产生气泡,现象循环系统停机后静压上升,最
高时可达
2 公斤压力,同样现象反复出现多次。问:是由于循环支路管有负压水
汽化产生气泡,会造成系统压力上升吗
?再有负压水汽化产生的水蒸汽,停机后
同样温度、正压下难道不能完全回到水中吗
?
答疑:
一个闭式循环冷水系统,其静水压头为
20m,离心泵的扬程为 30m,系统
的工作压力约为
0.5mpa。由于其各分支循环系统的严重不平衡,使得处于水泵
吸入段的个别支路流速过高、负压度过高,而别的支路流速偏低、负压度偏小。对
于负压度过高的个别支路,一旦达到对应水温下的饱和汽化压力
(以一般 32
℃
的循环冷却水为例,其汽化压力约为
5kpa)以下时,就会汽化,产生气泡。不仅
如此,由于系统管道产生负压后,其相关节点、管道接头和末端设备等缝隙处还
会吸入空气。单一末端的无分支系统,由于水的连续性原理,只要泵的吸入水头
配置合理,不会发生此类现象。
我们知道,水是不可压缩的,而水蒸气和气体则是可压缩的。汽化产生和负
压吸入的气体通过水泵压出时不仅会产生气蚀、振动和哨音,还会使系统压力波
动,忽高忽低。一般情况下,水蒸气会随着水泵压出段管路压力的升高
(或水泵
停止运行后的静压平衡
)又凝结成液态溶入系统,但其它如空气类气体是不会轻
易改变的,它们会随着流体流动。如果气水同向且坡度合理,它会到达系统的高
点,通过自动排气阀排除
;而如气水反向或坡度不合理,或高处没有排气阀,它
就会堵在局部弯头、高点不动,造成局部气塞、压力升高、循环失灵。
同理,此种现象也常会发生在平衡不好的热水循环系统中。热水
(一般热水
循环泵的吸入段水温约为
80
℃)所对应的汽化压力较之冷水要高(约为 50kpa),
亦即较小的负压度就会汽化。这也是热水循环泵要有特殊制造要求、规范规定我
们的水力计算系统不平衡度要小于
15%的重要性之所在。