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淺談自力式溫度調(diào)節(jié)閥熱敏元件的設(shè)計

閱讀：137發(fā)布時間：2013-7-13

　　自力式溫度調(diào)節(jié)閥是一種不需要外接能源，而由熱敏元件吸收調(diào)節(jié)對象的能量并將之轉(zhuǎn)換為機械能，按照一定的調(diào)節(jié)規(guī)律工作的自動溫度控制器。由于其良好的感溫性能，能在較低的感應(yīng)滯后量條件下，按照設(shè)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進行單向或多向工作，滿足閥門單向調(diào)節(jié)及多向分流的工況，已在熱電、核電、鋼鐵、石化等行業(yè)廣泛的使用，可以替代溫度控制中的電動、液壓、氣動和磁力調(diào)節(jié)閥門。
　　
　　在自力式溫度調(diào)節(jié)閥門中，一類是直接依靠熱敏元件內(nèi)感溫材料的膨脹力驅(qū)動閥門開啟，特點是結(jié)構(gòu)簡單，但是，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉力受調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力影響較大，閥位隨壓力波動而有所波動，溫度控制精度受到限制。另一類則是應(yīng)用熱敏元件控制一個指揮器，并由指揮器操作調(diào)節(jié)閥工作。此類自力式溫度控制閥的工作動力不僅是熱敏元件吸收的動能，還有調(diào)節(jié)介質(zhì)的動能。熱敏元件僅控制一個指揮器的輸出信號，負載較小，元件使用壽命長，但對調(diào)節(jié)介質(zhì)要求較高。在調(diào)節(jié)介質(zhì)純凈的環(huán)境中，使用此類閥門可有效地提高控溫精度。
　　
　　自力式溫度調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)機構(gòu)的核心組件為熱敏元件和調(diào)節(jié)彈簧，在濟南煉油廠，科研人員選用Ti-Ni系形狀記憶合金作為熱敏元件，并對調(diào)節(jié)彈簧進行了優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)了一種新型的溫控調(diào)節(jié)閥門，目前已經(jīng)應(yīng)用在動力、催化、聚丙烯等車間，替代同類型的國外進口產(chǎn)品，達到*水平。下面我們來了解一下熱敏元件的設(shè)計：
　　
　　形狀記憶合金具有感溫和驅(qū)動兩種功能，是一種性能優(yōu)良的熱敏材料。溫度變化時，合金元件產(chǎn)生動作的來源是基于合金中發(fā)生的母相與馬氏體之間的正、逆轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變是一種無擴散的切變過程，并且在轉(zhuǎn)變時，兩相始終保持共格關(guān)系，即熱彈性馬氏體。它具有單程和雙程記憶效應(yīng)。
　　
　　目前發(fā)現(xiàn)具有記憶效應(yīng)的合金已有數(shù)十種之多，可投入使用的主要是Ni-Ti及銅基合金兩大類，其主要性能（1）見下表。
　　
　　名稱
　　
　　Ni-Ti合金
　　
　　CuZnA1合金
　　
　　密度（g/cm3）6.4~6.57.7~8.0
　　
　　電阻（10-6Ωcm，與溫度有關(guān)）50~1109~11
　　
　　抗拉強度（N/m2）800~1000400~700
　　
　　延伸率，%40~5010~15
　　
　　形狀恢復(fù)率，%
　　
　　單程6~84
　　
　　雙程41~2
　　
　　恢復(fù)應(yīng)力（N/m2）max300350
　　
　　從上表可以看出，Ni-Ti合金性能明顯優(yōu)于CuZ-nA1合金，在溫度控制閥中，熱敏元件承受大載荷，故選用Ni-Ti合金作為感溫材料。根據(jù)溫度自力式調(diào)節(jié)閥的工況要求，熱敏元件熱滯后量小于1℃。

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