淺談自力式溫度調節閥熱敏元件的設計
閱讀：168發布時間：2013-7-13
自力式溫度調節閥是一種不需要外接能源，而由熱敏元件吸收調節對象的能量并將之轉換為機械能，按照一定的調節規律工作的自動溫度控制器。由于其良好的感溫性能，能在較低的感應滯后量條件下，按照設定的調節規律進行單向或多向工作，滿足閥門單向調節及多向分流的工況，已在熱電、核電、鋼鐵、石化等行業廣泛的使用，可以替代溫度控制中的電動、液壓、氣動和磁力調節閥門。
在自力式溫度調節閥門中，一類是直接依靠熱敏元件內感溫材料的膨脹力驅動閥門開啟，特點是結構簡單，但是，調節閥關閉力受調節介質的壓力影響較大，閥位隨壓力波動而有所波動，溫度控制精度受到限制。另一類則是應用熱敏元件控制一個指揮器，并由指揮器操作調節閥工作。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，還有調節介質的動能。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，但對調節介質要求較高。在調節介質純凈的環境中，使用此類閥門可有效地提高控溫精度。
自力式溫度調節閥調節機構的核心組件為熱敏元件和調節彈簧，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，并對調節彈簧進行了優化設計，開發了一種新型的溫控調節閥門，目前已經應用在動力、催化、聚丙烯等車間，替代同類型的國外進口產品，達到*水平。下面我們來了解一下熱敏元件的設計：
形狀記憶合金具有感溫和驅動兩種功能，是一種性能優良的熱敏材料。溫度變化時，合金元件產生動作的來源是基于合金中發生的母相與馬氏體之間的正、逆轉變，這種轉變是一種無擴散的切變過程，并且在轉變時，兩相始終保持共格關系，即熱彈性馬氏體。它具有單程和雙程記憶效應。
目前發現具有記憶效應的合金已有數十種之多，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）50~1109~11
抗拉強度（N/m2）800~1000400~700
延伸率，%40~5010~15
形狀恢復率，%
單程6~84
雙程41~2
恢復應力（N/m2）max300350
從上表可以看出，Ni-Ti合金性能明顯優于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。根據溫度自力式調節閥的工況要求，熱敏元件熱滯后量小于1℃。
