机械式混水阀的工作原理可以概括为以下热平衡方程式:
C*M热*(T热-T温)=C*M冷*(T温-T冷)
其中C——水的比热容,为常数(4.2*10^3焦/千克·摄氏度)
M热——热水的质量
M冷——冷水的质量
T热——热水温度
T冷——冷水温度
T温——温水温度
M=ρV(质量=密度*体积);即单位时间内流过阀的水的质量取决于水的流速。
从机械式混水阀的结构和工作原理可以看出,决定混水阀出水口水温的因素主要有2个:
一是热水与冷水的温度差
二是冷水与热水管道内各自的流速
而流速又取决于管道压力,一般冷热水管道压力又不相同,所以这种机械式混水阀出水口的水温受管道内水的压力与温度影响变化较大,水温调节很难一步到位。
2.混水阀开度与水温是非线性关系
正常情况下,混水阀的左右开度与水温的关系如下图所示,曲线上每个点的斜率并不相同,也就是说在不同的水温值点,水温对应水阀开度的变化率是不同的,并且从图上可以看出,水温值在中间有一个临界值点,变化率最大,在这个点上,就非常容易出现左一点温度变得很高,右一点温度又变得很低的情况。
3.热交换需要时间,故水温变化存在一定延迟
如图所示,混水阀完成热交换会存在延迟时间,所以无论通过水阀调高温度还是调低温度,都会有一个反应过程。正是因为这个反应过程的存在,导致洗澡调节开关时,即时温度变化不大,感觉不到温度变化时,人们通常会再调一下,导致水温比期望的温度更高(更低)了。
既然找到了问题所在,那么问题能否被解决呢?答案是肯定的!不仅有解决问题的方法,而且还不止一种哦~
1.使用自力恒温式混水阀
自力恒温式混水阀本质上还是一种机械阀,但其内部多了感温元件,利用感温元件感知温度后通过伸长或缩短阀芯,来调节冷热水进水量,使水温保持在设定的温度。这种混合水阀基本做到了在管道压力发生变化的情况下也能保持出水温度的恒定,美中不足的是其水温调节精度受水垢等影响较大,需要定期清理和维护。
2.使用电子恒温阀
电子恒温阀是通过处理器,经由一定的算法实现出水温度的恒定,一般是由控制器、温度传感器、输入输出和执行部件组成。电子恒温阀优点是精度相对机械式要高很多,缺点则是需要供电,而且还要考虑防止漏电触电的问题,维护起来相对麻烦。
3