119 四通混水器工况实验研究

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1、四通混水器工况实验研究哈尔滨工业大学谢鑫赵华摘要四通混水器是供热系统与用户的连接设备，供热系统通过四通混水器与热用户连接，实现供热系统供水温度分栋可调的供热方式。本文通过实验手段测试四通混水器样品，通过其水力工况、热力工况变化规律分析该设备的调节性能能，并且得出设备的调节曲线。关键词供水温度分栋调节四通混水器分水比1概述四通混水器是一种新型的供热系统与热用户的连接设备，由哈尔滨工业大学热能工程系研发[1]，并设计加工系列实验样品用于实验研究。图1为柱形双向混水器样品立体图。本文主要介绍其一种规格样品的实验结果及分析结论。图1柱形双向混水器样品立体图四通混水器的作用一方面是通过导流板的调节能够调

2、节用户入口处热网供水与用户回水的混合比例，从而改变用户热媒参数。另一方面由于在调节的过程中热网侧阻力变化很小，而且热网侧流量不变，所以能够把用户侧与热网侧从水力工况隔离开，从而实现用户的自主调节。四通混水器的调节示意图如图2所示。图2四通混水器原理示意图从四通混水器的结构可以看出，四通混水器之所以能够调节系统的混水比，是由于通过导流板的分流作用，能够调节一次网供水进入到二次网的比例，下面定义分水比的概念，从而能够更好的说明四通混水器的作用。分水比定义为由于导流板的分流作用，一次网供水量分给二次网的百分比。利用实验数据计算公式如下：(0-1)式中x—分水比；G1—次网循环流量,t/h；G2—二次

3、网循环流量，t/h；tg1—一次网供水温度，℃；th2—二次网回水温度，℃；tg2—二次网供水温度，℃；1实验内容介绍下面介绍针对四通混水器的实验情况，四通混水器的实验主要从四通混水器水力特性，热力特性，分水特性三个角度来进行实验分析。2.1水力特性四通混水器能够实现把一次侧和二次侧在水力工况上分开，形成相互不影响的两个系统，在实验台上验证这一特性，验证导流板的调节会不会影响系统的稳定。2.2热力特性通过导流板的调节，四通混水器能够实现不同的用户侧供水温度，从而满足用户的不同需求，在实验中，测量用户侧温度随着导流板角度变化的趋势，并绘制出变化曲线，分析四通混水器的调节作用。2.3分水特性作为四

4、通混水器的一个重要特性，这个特性不随实验工况的影响，仅仅与导流板的角度有关系，在不同的工况下，通过实验数据计算出分水比的值，绘制不同导流板角度下的分水比曲线变化。2实验台介绍实验装置：哈尔滨工业大学市政环境工程学院供热系统多功能实验平台。其原理图见如图3所示。哈尔滨工业大学供热系统多功能实验台是一个具备国内领先水平的实验平台，利用一台双压缩机热泵自己作为冷热源，拥有五个模拟用户，并且安装有自动测量和传输数据的装置，与计算机连接，提高了实验效率。实验台有五个模拟用户，在测量四通混水器系统中四通混水器的调节对系统水力工况的影响时，涉及到了其他用户，四通混水器所在的用户为用户3。该试验台能够实现供水

5、温度45～50℃，回水温度25～30℃，供回水温差可达到20℃左右。为了提高散热器的散热效率，实验台中用换热器替代了散热器，并且在换热器的另一端使用冷水冷却。冷却供水温度20～25℃，冷却回水温度40～45℃，换热温差可达到25℃左右。图3供热多功能实验台原理图1实验数据分析图4导流板角度示意图图4是四通混水器角度调节示意图，标有数字的位置即为该数字对应的调节角度。下面实验数据中所提及的角度位置，都以上图为准。4.1水力工况在实验设计中，分别设计了三种流量工况，分别为G1=G2=0.5t/h,G1=G2=1.0t/h,G1=G2=2.0t/h。分别代表了系统在大、中、小三种流量的情况下，混水器

6、本身的调节对系统水力工况的影响，结果如图5至图7所示。图5小流量下导流板调节对系统压力的影响图6中等流量下导流板板调节对系统压力的影响图7大流量下导流板调节对系统压力的影响由图中曲线可以看出，在三种工况下，调节导流板角度，系统压力均保持稳定。验证了四通混水器能够实现把一次侧和二次侧在水力工况上分开，形成相互不影响的两个系统，4.2热力工况4.2.1G1=G2的情况下，导流板从-15度到15度时，各个温度值随导流板角度变化情况如图8所示。图8G1=G2工况各个温度值变化情况4.2.2G1>G2的情况下，导流板从-15度到15度时，各个温度值随导流板角度变化情况如图9所示。图9G1>G2工况各个温

7、度值变化情况4.2.3G1