恒温元件(三、双金属片热静力式蒸汽疏水阀如何工作。了解一下其机制和优点)

Posted 2023-05-26

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恒温元件(三、双金属片热静力式蒸汽疏水阀如何工作。了解一下其机制和优点)

双金属片热静力式蒸汽疏水阀如何工作。了解一下其机制和优点

内容:

操作不受蒸汽压力的影响
固定排放温度的优势
固定排放温度的弊端
现代双金属片式蒸汽疏水阀
浮球式蒸汽疏水阀
圆盘式蒸汽疏水阀

双金属 "是一种由两个不同的金属板粘合在一起的恒温元件。这些不同的金属具有不同的热膨胀系数，当受到温度变化的影响时，元件开始变形。

双金属片式蒸汽疏水阀是利用双金属片的变形来打开或关闭阀头。

一些双金属片式蒸汽疏水阀被设计成在预定的工作温度下运行，也有一些可以由现场操作人员调整其工作温度。这些疏水阀中包含的双金属部件用于在温度过低时打开疏水阀，或在温度过高时关闭疏水阀。

只要压力不发生变化，饱和蒸汽就能保持恒定的温度，但冷凝水在保持压力不变的情况下也会随着时间的推移而失去热量冷却。双金属片式蒸汽疏水阀通过利用冷凝水的温度变化来工作。它们具有简单的结构和易于理解的工作原理。

由于双金属具有将温度变化转化为机械动作的能力，因此它们在其他设备中也被广泛用作温度开关。

操作不受蒸汽压力的影响

双金属元件在预定的温度下（例如120°C[248°F]）发生变形。

因此，即使蒸汽压力发生变化，双金属片在蒸汽疏水阀内的位置也不会发生变化，直到其周围的冷凝水温度发生变化。

这种固定的排放温度对于蒸汽疏水阀来说既可以是优势也可以是劣势，这取决于工艺的类型。

固定排放温度的优势

作为一个利用固定排放温度的蒸汽疏水阀的例子，让我们来看看低温蒸汽伴热工艺中的温控疏水阀。

由于温控型蒸汽疏水阀在温度下降到一个固定点以下时就会打开，我们可以有意将这个点设定为远低于蒸汽的饱和温度。这将导致冷凝水积聚在疏水阀的进口侧，直到其冷却到设定温度。这背后的想法是利用积累的冷凝水的显热来加热设备或产品。

蒸汽伴热经常被用来保护仪表或仪器不被冻坏，以及加热高粘度的液体，确保管道的顺利流动。

固定排放温度的弊端

由于这些疏水阀的设计，当排放温度适当设置在蒸汽饱和温度以下时，会有一定程度的冷凝水积累。虽然疏水阀在设定点开始打开，但积聚的液体必须进一步过冷（冷却到沸点以下），以使疏水阀完全打开，达到其最大排量。如果排放温度明显低于蒸汽温度，管道中积存的冷凝水可能过多，这可能会导致生产和可靠性问题，甚至诱发蒸汽主管的水锤。

相反，当排放温度设定高于蒸汽饱和温度时，蒸汽疏水阀将无法关闭，从而导致蒸汽的持续损失。

当然，当排放温度设定在蒸汽温度或接近蒸汽温度时，双金属片蒸汽疏水阀将无法正常工作。

由于这些限制，双金属片式蒸汽疏水阀不适合用于蒸汽输送管线或其他需要快速排放冷凝水的关键设备。

有许多具有不同设计特点的双金属疏水阀型号。特别是，双金属元件和阀门的形状以及位置互相之间不尽相同。

某些设计使双金属元件比其他元件更容易受到 "疲劳"（磨损甚至开裂）的影响。例如，下游阀头设计必须克服系统的背压，这增加了双金属元件的应力，并降低了阀门的排放温度。

现代双金属片式蒸汽疏水阀

具有固定排水温度的蒸汽疏水阀只能用于在有限压力范围内运行的系统。为了解决这个问题，双金属片式蒸汽疏水阀一般都有一个调节螺丝来改变排水温度。然而，此类疏水阀在使用前必须根据系统条件进行调整，而且不能自动适应意外的变化。由于这些原因，双金属片式蒸汽疏水阀只适用于特定的应用，选择时应仔细考虑。

尽管如此，双金属片本身还是被广泛地用作其他类型蒸汽疏水阀的补充元件，如浮球式、倒吊桶式和圆盘式。这些双金属片主要用作空气排放口，或者允许疏水阀在启动时排放大量冷凝水，在关机后排放剩余的冷凝水。

浮球式蒸汽疏水阀

在启机时，系统温度较低，因此内置的双金属元件处于放松、打开的状态。在这种状态下，它撑起浮球，强制阀门打开。这使得初始空气和冷凝水能够自动、迅速地排出，有助于减少设备达到所需温度的时间。

圆盘式蒸汽疏水阀

在室温下，C形双金属环收缩并沿着阀座的锥形壁向上滑动。在这个位置，它托起圆盘离开阀座，强行使疏水阀打开。当阀门打开时，大量的空气和低温冷凝水被允许快速通过。

当冷凝水的温度上升时，C型双金属片就会膨胀并沿着锥形壁滑落，从而使疏水阀正常运转。

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