Диаметр клапана меньше диаметра трубы (5 видео)

Содержание

Приложение Г. Методика расчета и выбора диаметров клапана и отводящего трубопровода
Как подобрать типоразмер регулирующего клапана
Определение пропускной способности клапана
Условный диаметр клапана
Условное давление
Риск возникновения кавитации
Уровень шума
Допустимый перепад давления на клапане
🔍 Видео

Видео:Диаметры труб: 1/4, 3/8, 1/2, 3/4 и т. д. Дюймы и миллиметрыСкачать

Приложение Г. Методика расчета и выбора диаметров клапана и отводящего трубопровода

Г.1. Исходные данные для расчета

Наименование рабочей среды

агрегатное состояние рабочей среды: газ, газожидкостная смесь (определяют по параметрам Р₁ и Т₁).

Г.2.Клапаны, работающие на жидких средах

Г.2.1.Рассчитать эффективную площадь F₂,мм 2 , по формуле

(Г.1)

где α₂ — коэффициент расхода,

Г.2.2.Выбрать клапан с таким условным диаметром DN, у которого эффективная площадь будет не меньше эффективной площади F₂, рассчитанной по формуле (Г.1), и не превышать ее более чем на 30 %.

Кроме того, для двухпозиционного клапана во избежание его неустойчивой работы эффективная площадь не должна превышать расчетную эффективную площадь более чем на 10 %.

Г.3.Клапаны, работающие на газе и водяном паре

Г.3.1. Расчет и выбор клапана при отсутствии отводящего трубопровода

Г.3.1.1.Рассчитать плотность газа до клапана ρ₁,кг/м 3 , если она не указана в исходных данных, по формуле,

где В₄ — коэффициент сжимаемости реального газа. Значения В₄ приведены в ГОСТ12.2.085.

(Г.2)

Для водяного пара плотность до клапана определяют по значениям Р₁ и Т₁ из справочников.

Г.3.1.2.Рассчитать отношение давлений β по формуле

(Г.3)

Г.3.1.3.Рассчитать критическое отношение давлений β_кр по формуле

(Г.4)

Г.3.1.4.Рассчитать коэффициенты В₁и В₃ по формулам, а В₂ определить по таблице Г.1.

(Г.5)

β	Значения В₂ при k, равном
β	1,100	1,135	1,310	1,400
0,500	1,000	1,000	1,000	1,000
0,528	1,000	1,000	1,000	1,000
0,545	1,000	1,000	1,000	0,990
0,577	1,000	1,000	0,990	0,990
0,586	1,000	0,980	0,990	0,990
0,600	0,990	0,957	0,975	0,990
0,700	0,965	0,955	0,945	0,930
0,800	0,855	0,850	0,830	0,820
0,900	0,655	0,650	0,628	0,620

При β ≤ β_кр (Г.6)

При β > β_кр (Г.7)

Г.3.1.5.Рассчитать эффективную площадь клапана F₁,мм 2 , по формуле

(Г.8)

(Г.9)

Г.3.1.6.Рассчитать критическую скорость v_кp,мм 2 , по формуле

(Г.10)

Г.3.1.7.Рассчитать плотность рабочей среды на выходе из клапана ρ_вых, кг/м 3 , по формуле

(Г.11)

Г.3.1.8.Рассчитать площадь выходного патрубка клапана F_вых, мм 2 , по формуле

(Г.12)

Г.3.1.9.Рассчитать диаметр выходного патрубка D_вых,мм, по формуле

(Г.13)

Г.3.1.10.По диаметру выходного патрубка D_вых,рассчитанному по формуле (Г.13), выбрать ближайшее большее значение диаметра выходного патрубка D_вых и соответствующее ему значение номинального диаметра клапана DN_вх (DN входного патрубка).

Г.3.1.11.По значению номинального диаметра клапана DN выбрать клапан, у которого эффективная площадь будет не меньше эффективной площади F₁, рассчитанной по формуле Г.8 или Г.9, и не превышает ее более чем на 30 %.

Г.3.2. Расчет и выбор клапана при наличии отводящего трубопровода

Г.3.2.1.Рассчитать плотность газа до клапана, если она не указана в исходных данных, по формуле Г.2 или определить из справочников.

Г.3.2.2.Рассчитать отношение давлений по формуле Г.3, критическое отношение давлений по формуле Г.4, коэффициент В1 по формуле Г.5 и коэффициент В3 по формуле Г.6 и определить коэффициент В1 по таблице Г.1.

Г.3.2.3.Рассчитать эффективную площадь клапана по формуле Г.8 или Г.9.

Г.3.2.4.Рассчитать критическую скорость на конце отводящего трубопровода v_кр.тр, м/с, по формуле

(Г.14)

Г.3.2.5.Рассчитать плотность газа на конце отводящего трубопровода ρ_вых.тр, кг/м 3 , по формуле

(Г.15)

Плотность водяного пара определить при Р_2вых и T_вых.тр из справочников.

Г.3.2.6.Рассчитать на конце отводящего трубопровода его проходную площадь F_вых.тр, мм 2 , по формуле

(Г.16)

Г.3.2.7.Рассчитать диаметр отводящего трубопровода на его конце D_вых.тр, мм, по формуле

(Г.17)

Если расчетный диаметр на конце трубопровода не совпадает со значением изнормального ряда чисел, то принять его значение, равным ближайшему большемузначению, приведенному в государственных стандартах на трубы.

Г.3.2.8.По диаметру выходного патрубка Dвых.тр, рассчитанному поформуле (Г.17), выбрать ближайшее большее значение диаметра выходного патрубка DNвых и соответствующее ему значение номинальногодиаметра клапана DNвх (DN входного патрубка).

Г.3.2.9.По значению номинального диаметра клапана DNвыбрать клапан, у которого эффективная площадь будет не меньше эффективнойплощади F1, рассчитаннойпо формуле Г.8 или Г.9, и не превышает ееболее чем на 30 %.

Г.3.2.10.Рассчитать критическую скорость на выходе из клапана по формуле Г.10.

Г.3.2.11.Рассчитать плотность рабочей среды на выходе из клапана ρвых, кг/м3, по формуле

Если расчетный диаметр на конце трубопровода не совпадает со значением из нормального ряда чисел, то принять его значение, равным ближайшему большему значению, приведенному в государственных стандартах на трубы.

Г.3.2.8.По диаметру выходного патрубка Dвых.тр, рассчитанному по формуле (Г.17), выбрать ближайшее большее значение диаметра выходного патрубка DNвых и соответствующее ему значение номинального диаметра клапана DNвх (DN входного патрубка).

Г.3.2.9.По значению номинального диаметра клапана DNвыбрать клапан, у которого эффективная площадь будет не меньше эффективной площади F1, рассчитанной по формуле Г.8 или Г.9, и не превышает ее более чем на 30 %.

Г.3.2.10.Рассчитать критическую скорость на выходе из клапана по формуле Г.10.

Г.3.2.11.Рассчитать плотность рабочей среды на выходе из клапана ρ_вых, кг/м3, по формуле

(Г.18)

Г.3.2.12.Рассчитать давление на выходе из клапана для газа Р₂ , МПа, по формуле

(Г.19)

Абсолютное давление на выходе из клапана для водяного пара определяют по справочным таблицам при плотности ρ_вых,рассчитанной по формуле (Г.18), и Т₁.

Г.3.2.13.Сопротивление отводящего трубопровода должно быть таким, чтобы давление на выходе из клапана было не меньше давления, рассчитанного по формуле (Г.19).

Г.3.2.14.Рассчитать суммарный коэффициент сопротивления отводящего трубопровода по формуле

(Г.20)

Г.3.2.15.Во избежание «запирания» рабочей среды по длине тракта отводящего трубопровода обеспечить постоянство массового расхода соблюдением следующего равенства:

где F _тр — площадь трубопровода в i- м сечении

ρ_i _тр — плотность газа или водяного пара в i -м сечении.

© 2007–2021 ГК«Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

Видео:Парадокс сужающейся трубыСкачать

Как подобрать типоразмер регулирующего клапана

Встречали в описании регуляторов давлений следующую рекомендацию: «Не следует подбирать типоразмер клапана по диаметру трубопровода, используйте значение K_vs»? Эта надпись есть практически в любой технической документации на регулирующие клапаны, а также сайтах компаний, занимающихся их продажей.

Вот только, что это за значение K_vs и достаточно ли его для подбора регулятора, практически никто не объясняет. Эта статья поможет вам разобраться, как правильно рассчитать типоразмер любого регулирующего клапана.

В большинстве случаев подобрать регулятор давления под конкретное применение можно без привлечения специалистов. Точный расчет параметров арматуры потребуется для систем, где необходимо высокое качество регулирования или есть особые требования к ее работе, например, ограничения по уровню шума.

Основным параметром, по которому выбирается регулятор давления, является его пропускная способность или то самое значение Kvs. Как его рассчитать и что еще нужно учесть при выборе регулирующего клапана расскажет Андрей Шахтарин, директор компании «КВиП».

Видео:Переход с большого диаметра трубы на меньший диаметр трубы, своими руками.Скачать

Определение пропускной способности клапана

K_vs, которая указывается в технической документации регулятора давления, — это пропускная способность полностью открытого клапана. Производители обычно указывают диапазон значений K_{vs min}— K_{vs max}, в котором работает устройство. Ваша задача определить необходимую пропускную способность клапана, при которой на заданном расходе будет обеспечено необходимое понижение давления пара, газа или жидкости при его прохождении.

Для каждого типа теплоносителя используется своя формула, учитывающая физические характеристики рабочей среды и перепад давления на входе и выходе:

P₁ — давление на входе регулятора, бар;

P₂ — давление на выходе регулятора, бар;

t₁ — температура среды на входе, oC;

Q — расход для жидкости, м 3 /ч;

Q_N — расход для газов при нормальных условиях, нм 3 /ч;

G — расход для водяного пара, кг/ч;

ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;

p_N — плотность газов при нормальных условиях, кг/нм 3 .

При расчетах учитывайте, что в формуле используется избыточное давление.

Расчетная K_v не учитывает все факторы, влияющие на работу устройства, так что про запас к полученному значению рекомендуется добавить 30%. Поэтому K_v умножаем на коэффициент 1,3 и только после этого подбираем клапан с самым близким значением K_{vs max}.

Однако на этом подбор регулятора давления не заканчивается. Рекомендуется учесть еще несколько показателей, если вы хотите, чтобы:

технологические процессы регулировались более точно;

клапан во время работы не шумел и не «хлопал»;

при эксплуатации регулятора не было особых проблем с кавитацией и, как следствие, эрозионным износом его элементов;

повысилась безопасность производственных процессов;

сократились расходы на техобслуживание системы.

Для нормальной эксплуатации регулирующего клапана важны следующие факторы.

Условный диаметр клапана

Помните рекомендацию в начале статьи? Она рабочая — регуляторы давления действительно никогда не подбираются по диаметру трубопровода. Однако придется рассчитать условные параметры подводящей линии. Особенно это касается редукционного клапана, который обязательно устанавливается с обвязкой (об этом мы писали в этой статье). Для определения диаметра используем следующую формулу:

w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;

Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;

d — диаметр трубопровода, м.

Регулятор может иметь диаметр на одну-две ступени меньше полученного значения. Если подобрать подходящий регулирующий клапан нет возможности, допустимо выбрать модель с более низкой пропускной способностью K_vs.

Условное давление

Этот параметр определяет допустимое рабочее давление для арматуры при нормальной температуре (20 o C). При нагреве механические свойства и эксплуатационные характеристики конструкционных материалов снижаются. Поэтому реальное допустимое давление для арматуры будет ниже. Насколько измениться значение зависит от материала изготовления клапана. В приведенной таблице приведена зависимость максимального рабочего давления от температуры для серого чугуна, углеродистой и нержавеющей стали.

Риск возникновения кавитации

При больших перепадах давления это одна из самых больших проблем, приводящая к быстрому выходу из строя клапана. Особенно сильно эффект проявляется при использовании регуляторов давления пара после себя. Проверить возможность возникновения кавитации можно по формуле:

P₁ – давление на входе регулятора, бар;

∆P – перепад давления на клапане, бар.

Кавитация возникнет, если условие соблюдается.

Уровень шума

Регулирующий клапан будет шуметь и хлопать, если скорость среды, проходящей по трубопроводам будет выше рекомендуемой. Рассчитать фактическую скорость можно по формуле:

w – скорость потока среды, м/c;

Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;

d – диаметр трубопровода, м.

Рекомендуемые скорости для всех типов сред приведены в таблице.

Снизить уровень шума можно, установив клапан в специальном исполнении или смонтировав виброкомпенсаторы на участках до и после регулятора.

Допустимый перепад давления на клапане

Для ряда регуляторов давления пара после себя ограничено отношение входного давления к выходному, так как при превышении перепада давления клапан не сможет закрыться. При выборе такого устройства можно не беспокоиться о кавитации — ограничение по этому параметру ее полностью исключает.

Соблюдение перечисленных рекомендаций поможет вам выбрать оптимальную модель регулирующего клапана, который будет не только эффективно, но и долго работать. Также вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам — мы ответим на все ваши вопросы и поможем подобрать подходящий регулятор. Связаться с нами можно любым удобным способом.