专利名称：水循环系统中空气的排除方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水循环系统中空气的排除方法及设备。
背景技术：
当前，涉及热交换的水循环系统广泛应用于工业各生产领域，如薄膜、制药、冶金等工业生产用的水循环冷却系统，还有酒店、商场、企事业单位中央空调系统，通常由制冷主机热交换器、分水器、设备热交换器、集水器、循环水泵、由许多管道、阀门连接成冷冻系统，装有补水浮球阀的膨胀水箱一般放在最高处，利用水重力向系统注水。管路虽在总立管最高处装有排气阀，但系统管道弯头、接头、风机盘管上部、出入口向下的横管顶部中还是有许多空气存在着。此外，水中溶解的空气也会在水温升高时分离出来，聚留在系统管道顶部，形成局部空管。空气的存在使系统出现许多不良现象甚至故障，如:
1、管道内出现汩汩水声，对环境有一定噪声影响；
2、造成系统中钢铁部 件(管道)的加速腐蚀，空气长期滞留的系统中钢铁腐蚀速度是一般正常系统的好几倍；
3、截留的空气包造成散热未端或整个系统热负荷损失；
4、水泵旋转产生蜗旋水体，把横管中的空气吸入泵头，由于水和空气的混合体可以被压缩，水泵将无法把机械能有效地传送给水，极大地减少水流量；
5、溶解于液体中的气体，在压力和温度变化时也会释放出来，形成汽穴。当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，在局部区域形成汽泡或汽穴；而在压力升高的地方汽泡突然被四周的压力压破，液流因惯性以极高的速度向汽泡的中心挤压，对设备造成水力冲击。这种微泡的产生、溃裂以及对过流表面产生物理和化学作用的整个过程称为汽蚀。特别容易发生在高速旋转的水泵叶轮处，造成水泵效率下降；
6、管道不满管，相当于减少了管道管径，增大了管道阻力；
7、形成气阻空管，水泵无法把水送达风机盘管，造成局部房间不制冷(制热)；
8、排气阀在总立管最高处，为了使系统中截留的空气尽量随水流带走到达立管，通常设计时都选择高流速、高扬程水泵。往往实际流量超过制冷机需要流量的20%，甚至一倍以上，这样造成水泵电机功率的严重浪费。流速高的好处在于能把系统远端的空气随水流输送到立管，通过立管顶的自动排气阀排出；但坏处是高流速的水流向下的速度高于水泡上升的速度，气泡无法分离而又被水流带回系统，到远端的风机盘管内或存在于底层的管道中形成静止的空气袋。为了解决上述技术难题，国内外技术人员开发了许多相应的技术，如运用大量的手动或自动排气阀安装在管道高处、散热器顶角等。中国专利文件CN1180208C公开了一种中央空调冷热媒水系统中空气的排除方法，利用集水器作为空气分离装置，在上面安装集气罐和排气阀，用不低于0.4m/s的冷媒水流速，带到立管中空气向下运动到机房最低处的集水器，通过集气罐和排气阀排出系统外。
但是在实际应用中，不管按标准流速设计还是加大流速，或安装许多排气阀门，都不能完全解决在管道中形成的静止空气袋问题。
发明内容
本发明针对上述缺点和问题，提供了一种水循环系统中空气的排除方法。为实现上述目的，本发明采取下述技术方案来实现:
水循环系统中空气的排除方法，是通过在水循环系统中设置动态控制系统来控制水的压力，并在系统管道升高后回复向下的高点位安装自动排气阀，同时降低系统水的流速，使系统的水流量恰好满足主机的水流要求，通过改变管道中的水压，排除水循环系统中管道中聚集的空气，所述方法包括以下具体步骤:
a.动态控制系统控制水的压力升高时，空气溶于水中，随水流远离原来聚集处；
b.然后动态控制系统控制水的压力降低时，溶于水中的空气从水中分离释放，在管道上部聚集到一定量时，通过自动排气阀排除系统外。进一步，所述动态控制系统包括时间控制器和管道增压平衡泵，所述管道增压平衡泵安装在系统管道的补水管处，时间控制器按设定好的时间比例自动控制管道增压平衡泵的启动和停止。作为本发明的另一种实施方案，所述动态控制系统包括压力控制器和管道增压平衡泵，所述管道增压平衡泵安装在系统管道的补水管处，压力控制器按设定好的压力自动控制管道增压平衡泵的启动和停止。进一步，所述管道增压平衡泵为小功率的管道泵。进一步，通过更换小功率的循环水泵来降低扬程，从而实现降低系统水的流速。为实现上述降低系统水的流速的目的，本发明还可以通过在循环水泵处安装变频设备来降低循环水泵的运行频率，来实现降低系统水的流速。进一步，管道增压平衡泵开启时，系统压力高于静压根据权利要求5或6所述的一次 0.05-0.2MPa。本发明根据上述水循环系统中空气的排除方法，设计了其中一种可以排除水循环系统中空气的设备，包括主机蒸发器，分水器，集水器，循环水泵，风机盘管，膨胀水箱，膨胀水箱浮球阀和系统连接管道，以及安装总立管最高点的自动排气阀，还包括动态控制系统和安装在系统管道升高后回复向下的高点位处的自动排气阀。进一步，本发明给出了所述动态控制系统的两种实现方案，第一种方案，所述动态控制系统包括时间控制器和管道增压平衡泵。另一种方案，所述动态控制系统包括压力控制器和管道增压平衡泵。本发明采用的排除空气的方法是在动态补偿原理的基础上实现的，所述动态补偿原理是利用在不同水温与压力下，气体溶解量不同的特性。空气对于水来说，属于难溶气体，因为空气在水中的传质速率受液膜阻力所控制，所以空气的传质速率可表示为:
N=KL(C*-C)=KL Δ C ；
式中N为空气传质速率，kg / m2.h ；
KL为液相总传质系数，m3 / m2.h ； C*和C分别为空气在水中的平衡浓度和实际浓度，kg / m3。
由上式可见；在一定的温度和压力下(即C*为定值时)，要提高气体溶解速率，就必须通过增大水的流速和水体紊动程度来减薄液膜厚度和增大液相总传质系数。而在水温一定，溶气压力不很高的条件下，空气在水中的溶解平衡可用亨利定律表示为:V=KTp，
式中V为空气在水中的溶解度，L / m3 ；
KT为溶解度系数，L / kPa.m3 ;
P为溶液上方的空气平衡分压(绝压)，kPa。KT值与温度的关系如下:
表I不同温度下空气在水中的溶解度系数
权利要求
1.水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，在水循环系统中设置动态控制系统来控制水的压力，并在系统管道升高后回复向下的高点位安装自动排气阀，同时降低系统水的流速，使系统的水流量恰好满足主机的水流要求，通过改变管道中的水压，排除水循环系统中管道中聚集的空气，所述方法包括以下具体步骤: a.动态控制系统控制水的压力升高时，空气溶于水中，随水流远离原来聚集处； b.然后动态控制系统控制水的压力降低时，溶于水中的空气从水中分离释放，在管道上部聚集到一定量时，通过自动排气阀排除系统外。
2.根据权利要求1所述的水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，所述动态控制系统包括时间控制器和管道增压平衡泵，所述管道增压平衡泵安装在系统管道的补水管处，时间控制器按设定好的时间比例自动控制管道增压平衡泵的启动和停止。
3.根据权利要求1所述的水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，所述动态控制系统包括压力控制器和管道增压平衡泵，所述管道增压平衡泵安装在系统管道的补水管处，压力控制器按设定好的压力自动控制管道增压平衡泵的启动和停止。
4.根据权利要求2或3所述的水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，所述管道增压平衡泵为小功率的管道泵。
5.根据权利要求4所述的水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，通过更换小功率的循环水泵来降低扬程，从而实现降低系统水的流速。
6.根据权利要求4所述的水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，在循环水泵处安装变频设备来降低循环水泵的运行频率，从而实现降低系统水的流速。
7.根据权利要求5 或6所述的水循环系统中空气的排除方法，其特征在于，管道增压平衡泵开启时，系统压力高于静压0.05-0.2MPa。
8.一种排除水循环系统中空气的设备，包括主机热交换器，分水器，集水器，循环水泵，设备热交换器，膨胀水箱，膨胀水箱浮球阀和系统连接管道，以及安装总立管最高点的自动排气阀，其特征在于，还包括动态控制系统和安装在系统管道升高后回复向下的高点位处的自动排气阀。
9.根据权利要求8所述的排除水循环系统中空气的设备，其特征在于，所述动态控制系统包括时间控制器和管道增压平衡泵，所述管道增压平衡泵安装在系统管道的补水管处，时间控制器按设定好的时间比例自动控制管道增压平衡泵的启动和停止。
10.根据权利要求8所述的排除水循环系统中空气的设备，其特征在于，所述动态控制系统包括压力控制器和管道增压平衡泵，所述管道增压平衡泵安装在系统管道的补水管处，压力控制器按设定好的压力自动控制管道增压平衡泵的启动和停止。
全文摘要
本发明提供了一种水循环系统中空气的排除方法及设备，在水循环系统中设置动态控制系统来控制水的压力，并在系统管道升高后回复向下的高点位安装自动排气阀，同时降低系统水的流速，使系统的水流量恰好满足主机的水流要求，通过改变管道中的水压，排除水循环系统中管道中聚集的空气。采用上述方法和设备，有效排除管道中的空气，减少了管道的系统阻力，降低系统能耗，延长管道的使用寿命，提升空调的使用效果，同时设备投入费用小，降低成本，安装简单，操作方便，安全实用。
文档编号C02F1/20GK103193287SQ201310147060
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者朱正杆 申请人:朱正杆