系统工作压力

污水及地表水源热泵系统的中介水换热系统的工作压力由定压点定压值和水泵扬程、管路水阻、设备水阻等几个因素决定。如图4-14所示,A点为中介水泵吸入点,B点为换热设备中介水进口侧最高点,其工作压力情况如下。

(1)补水定压值。

当A点为定压点时,为保证水泵不被气蚀,以及空气不被吸入系统,A点的定压值最小应为0．15MPa～0．25MPa,即定压值的下限为0．15MPa,上限为0．25MPa,当压力降为0．15MPa时开始补水,压力升至0．25MPa停止补水。

通常水泵启动的瞬间水泵进水口压力会突然下降,出水口压力会突然上升。因此,如进一步降低定压下限值,水泵进水口管段有可能吸入空气,如将定压上限值降低,例如由0．25MPa降到0．2MPa,即定压值为0．15MPa～0．2MPa,当A点压力为0．18MPa时,启动中介水泵,压力可能瞬间降至0．15MPa以下,补水泵会启动补水,而很快中介水泵稳定运行,补水泵又停止补水,该过程中补水系统处于非正常补水状态,而当中介水泵停止运行后,A点压力又可能大于0．2MPa。故此,定压的上限值与下限值需要有一定的范围,经过一段时间的运行后,A点压力会达到一个稳定值,即处于上下限之间,中介水泵启动的瞬间A点压力不会降到下限值以下,中介泵停止后A点压力不会升到上限值以上[12]。

(2)管路、设备水阻。

系统定压后,其工作压力与水泵扬程、管路和设备水阻有关。如图4-15所示,为降低换热器的运行压力,中介水先进入热泵机组,然后进入换热器,即水泵扬程的一部分先消耗在热泵机组及其进出水口连接管路上,其余部分则消耗在换热器及其进出水口连接管路上。

图4-15　中介水侧管路连接形式

1:污水换热器;2:中介水泵;3:热泵机组

正常设计及其运行工况下,换热器及其进出水口连接管路的水阻在10米水柱左右,当系统流量偏大20%时,水阻将在15米水阻左右,即0.15MPa。

因此,换热器的进水口最高处压力值将在0.3～0.4MPa之间,即系统的工作压力为0.3～0.4MPa。

(3)水泵扬程。

热泵机组及其进出水口连接管路的水阻在10米水柱左右,换热器及其管路10米水柱,因此中介水泵的扬程一般选择20～25米水柱。

如简单测算系统工作压力,系统工作压力等于定压值加水泵扬程,即0.2MPa＋0.25MPa＝0.45MPa。

(4)其他因素。

在实际运行时,还有一些因素会影响系统的工作压力或换热器的荷载:包括水泵启动或停止时的水锤、气锤,运行过程中的共振,水温的变化引起中介水的膨胀,运行操作人员的误操作,压力未能有效监控,系统的大小问题,运行工况与设计工况的偏离,水泵扬程或流量选型过大等。因此换热器的工作压力、设计压力不能选择过低。

按上述补水定压值、管路和设备水阻、水泵扬程和实际运行的其他诸多因素,为保障换热设备不受压力破坏,以及延长换热器的使用寿命,其工作压力最小应按0.4～0.45MPa选择设计[13]。