Гидравлический расчет трехходового клапана (2 видео)

Содержание

2.9.3. Пример расчета трехходового регулирующего клапана
Расчет и подбор двухходового и трехходового регулирующего клапана
2.9.1. Специфика расчета трехходового регулирующего клапана
💡 Видео

Видео:Расчет теплого водяного пола и расчет трехходового клапанаСкачать

2.9.3. Пример расчета трехходового регулирующего клапана

Рассчитаем трехходовой регулирующий клапан согласно схеме на рис.2.9.3.1., имея в своем распоряжении следующие данные: среда — вода, 90C, статическое давление в точке присоединения 1200 кПа (12 бар), давление насоса цепи = 40 кПа (0,4 бар), потери давления = 10 кПа (0,1 бар), = 20 кПа (0,2 бар), условный расход = 7 м3/ч.

2.9.3.1. Пример включения трехходового клапана

Действительно (deltaPnasosa) = + + , поэтому получаем требующуюся потерю давления клапана

= — — = 40 — 20 — 10 = 10 кПа (0,1 бар).

Предохранительный припуск на рабочий допуск (только при условии, что расход Q не был завышен) вычислим как

Kvs = (1,1 до 1,3)хKv = (1,1 до 1,3)х22,1 = 24,3 до 28,7 м3/ч

Из серийно производимого ряда Kv значений выбираем ближайшее, т.е. Kvs = 25 м3/ч.

Этому значению соответствует диаметр DN 40, из значения данного статического давления выберем ступень давления, т.е. РN 16. Теперь на очереди выбор материала клапана, типа сальника и т. д., также решается выбор применение конкретного привода. Контроль максимального дифференциального (запорного) давления на входе А, в отличие от двухходовых клапанов, не проводится, так как дифференциальные давления в этих случаях, как правило, довольно низкие. Если бы все же значение дифференциального давления было слишком большое (это относится к трехходовым клапанам, нагруженным давлением на входе А типичные зависимые по давлению присоединения без трубы короткого соединения), следовало бы выбрать такое осевое усилие привода, которое удовлетворяло бы этим требованиям.

При выборе Kvs значения следовало бы определить действительную потерю давления из отношения

Таким образом вычисленная действительная потеря давления регулирующей арматуры должна быть отражена в гидравлическом расчете сети.

Следовало бы проконтролировать клапан в отношении обратного течения через замыкание в соответствии с гл. 2.9.1 и в соответствии с результатами определить его расходную характеристику, что в нашем случае, благодаря технологической схеме, не требуется (перед клапаном размещена труба короткого соединения примарной сети). Если быть точным, вычисление нагрузки порта А следовало бы проводить с потерей давления примарной сети и трубопровода между трубой короткого соединения и клапаном, тем не менее оно в большинстве случаев так мало, что его можно считать нулевым.

Далее требуется проконтролировать авторитет выбранного клапана (при условии постоянного расхода через цепь потребителя) по соотношению

это значит, что зависимость расхода через прямую ветвь соответствует идеальной расходной характеристике клапана. Следовательно, в таком случае без опасений можем выбрать линейную характеристику в обоих портах, это значит, что суммарный расход почти постоянный по всей длине хода клапана. Комбинация с равнопроцентной характеристикой в порте А и линейной характеристикой в порте В была бы выбрана вероятно в том случае, если бы вход А был относительно входа В нагружен дифференциальным давлением (это не касается нашего случая) или, если бы параметры на примарной стороне были слишком высокими.

Видео:Гидравлический расчёт системы отопления в программе VALTEC.PRGСкачать

Расчет и подбор двухходового и трехходового регулирующего клапана

Специфика расчета двухходового клапана

статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

∆pдоступ = 40 кПа (0,4 бар), ∆pтрубопр = 7 кПа (0,07 бар),

∆pтеплообм = 15 кПа (0,15 бар), условный расход Qном = 3,5 м3/ч,

минимальный расход Qмин = 0,4 м3/ч

∆pдоступ = ∆pвентил + ∆pтрубопр + ∆pтеплообм =
∆pвентил = ∆pдоступ — ∆pтрубопр — ∆pтеплообм = 40-7-15 = 18 кПа (0,18 бар)

Предохранительный припуск на рабочий допуск (при условии, что расход Q не был завышен):

Читайте также: Шайба с прокладкой для крышки клапанов

Kvs = (1,1 до 1,3). Kv = (1,1 до 1,3) x 8,25 = 9,1 до 10,7 м3/ч
Из серийно производимого ряда Kv величин выберем ближайшую Kvs величину, т .е. Kvs = 10 м3/ч. Этой величине соответствует диаметр в свету DN 25. Если выбираем клапан с резьбовым присоединением PN 16 из серого чугуна получим номер (артикул заказа) типа:
RV 111 R 2331 16/150-25/T
и соответствующий привод.

Определение гидравлической потери подобранного и рассчитанного регулирующего клапана при полном открытии и данном расходе.

Таким образом вычисленная действительная гидравлическая потеря регулирующей арматуры должна быть отражена в гидравлическом расчете сети.

Определение авторитета выбранного двухходового регулирующего клапана.

причем a должно равняться как минимум 0,3. Проверка установила: подбор клапана соответствует условиям.

Предупреждение: Расчет авторитета двухходового регулирующего клапана осуществляется относительно перепада давлений на вентиле в закрытом состоянии, т .е. имеющегося давления ветви ∆pдоступ при нулевом расходе, и никогда относительно давления насоса ∆pнасоса, так как из-за влияния потерь давления в трубопроводе сети до места присоединения регулируемой ветви. В таком случае для удобства предполагаем

Контроль регулирующего отношения

Осуществим такой же расчет для минимального расхода Qмин = 0,4 м3/ч. Минимальному расходу соответствуют перепады давления , , .

Требуемое регулирующее отношение

должно быть меньше, чем задаваемое регулирующее отношение вентиля r = 50. Расчет данным условиям удовлетворяет.

Типичная схема компоновки регулирующей петли с применением двухходового регулирующего клапана.

Специфика расчета трехходового смесительного клапана

статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

∆pнасоса2 = 35 кПа (0,35 бар), ∆pтрубопр = 10 кПа (0,1 бар),

∆pтеплообм = 20 кПа (0,2), номинальный расход Qном = 12 м3/ч

Предохранительный припуск на рабочий допуск (при условии, что расход Q не был завышен):
Kvs = (1,1-1,3)xKv = (1,1-1,3)x53,67 = 59,1 до 69,8 м3/ч
Из серийно производимого ряда значений Kv выберем ближайшее Kvs значение, т.е. Kvs = 63 м3/ч. Этому значению соответствует диаметр в свету DN65. Если выберем фланцевый клапан из чугуна с шаровидным графитом, получим тип №
RV 113 M 6331 -16/150-65

Затем мы выбираем подходящий привод в соответствии с требованиями.

Определение действительной гидравлической потери выбранного клапана при полном открытии

Таким образом, вычисленная действительная гидравлическая потеря регулирующей арматуры должна быть отражена в гидравлическом расчете сети.

Предупреждение: у трехходовых клапанов самым главным условием безошибочного функционирования является соблюдение минимальной разности давлений
на штуцерах A и B. Трехходовые клапаны в состоянии справиться и со значительным дифференциальным давлением между штуцерами A и B, но за счет деформации регулирующей характеристики, и тем самым ухудшением регулирующей способности. Поэтому при малейшем сомнении относительно разности давлений между обоими штуцерами (например, в случае, если трехходовой клапан без напорного отделения напрямую присоединен к первичной сети), рекомендуем для качественного регулирования использовать двухходовой клапан в соединении с жестким замыканием.

Типичная схема компоновки регулирующей линии с использованием трехходового смесительного клапана.

Видео:Ручной Гидравлический расчет Kvs клапана у радиатораСкачать

2.9.1. Специфика расчета трехходового регулирующего клапана

Трехходовые регулирующие клапаны в настоящее время с успехом используются в решении регулирующих узлов, благодаря их способности смешивать (или распределять) теплоноситель в требующемся соотношении для достижения необходимой температуры. Обычно трехходовая арматура на входах обозначается буквами, вход примарной (первичной) воды обозначается буквой А, труба короткого соединения (обратная ветвь) буквой В, и общий выход (постоянно открытый) АВ. Для беспроблемной функции смешивания следует следить за тем, чтобы входы А и В не были загружены разным дифференциальным давлением (перепадом давления). В противном случае могут возникнуть проблемы с возможным поворотом течения во входе В в определенных рабочих условиях, что может вызвать частичную или полную потерю смесительной функции.

Читайте также: Бисопролол при пролапсе митрального клапана

Трехходовые регулирующие клапаны могут использоваться в качестве смесителя или распределителя (разделителя потока), если позволяет конструкция, о чем должна свидетельствовать проектная документация производителя.

Расчет трехходового регулирующего клапана отличается своей спецификой, особенно там, где технологическое включение предполагает нагрузку входа А дифференциальным давлением.

В следующей части мы предлагаем вашему вниманию способ проектирования и расчета трехходового регулирующего клапана согласно рис. 2.9.1., который часто применяется в связи с простотой (кажущейся) в зависимых по давлению присоединениях.

Рис. 2.9.1. Трехходовой смесительный клапан, нагруженный дифференциальным давлением

Для определения поведения трехходового регулирующего клапана его можно заменить двумя регулирующими клапанами, которые имеют одинаковый Kvs, избирательную характеристику ветвей А и В, а для их общей зависимости хода действительно: ha = 1 — hb , (см. рис.2.9.2).

Рис. 2.9.2. Замена трехходового смесительного клапана двумя двухходовыми вентилями.

Для удобства осуществим выведение по упрощенным формулам для вычисления Kv, действительным для воды, следовательно, предположим, что константная плотность воды равна 1000 кг/м3, предположим развернутый турбулентный поток и возможность возникновения кавитации.

Для указанной схемы действительно следующее:

— система нагружена перепадом давления между подачей и обратным трубопроводом delta pz

— давление насоса delta pč не зависит от циркуляционного количества (подачи)

— пренебрегаем сопротивлениями подающей части трубопровода между точкой 2 и присоединением обратного трубопровода

— определим размеры клапана для номинального расход Q3nom, который должен протекать через систему при полностью закрытой ветви А и полностью открытой ветви В. При таком номинальном расходе потеря давления потребителя, включая трубопровод от точки 4 до точки 2, равна delta Psp, потеря давления обратной ветви от точки 2 до точки 4, не считая потери на клапане 2, равна delta Pvr . Для клапана должно быть выполнено условие

При практическом расчете выберем ближайший Kvs коэффициент из предложенного ряда данного типа клапана.

— значения коэффициентов KVa KVb — зависимы от хода h клапана А, как уже было замечено при замене трехходового клапана двумя двухходовыми. Расчет действителен для любой характеристики в обеих ветвях, только при конкретном числовом вычислении следует подставить в формулы правильную функцию, соответствующую выбранной характеристике.

При расчете требуется Kv коэффициенты отдельных ветвей, которые найдем из нормальных параметров цепи, следовательно, из значений расхода Q3nom и перепадов давлений delta Psp и delta Pvr, которые возникнут именно при таком расходе. Значит:

Предположим, что при открытии ветви А будет давление р2 выше, чем давление p4, следовательно, не произойдет поворот течения в обратной ветви. В связи с этим для отдельных расходов действительно Q3= Q1 + Q2 и на основании соотношения

Из схемы вытекают следующие соотношения:

Разумеется, что в данной математической модели не зависит вычисление расхода от величины статического давления в системе (здесь на предполагается ограничение расхода из-за влияния кавитации). Поэтому упростим систему уравнений при условии, что p2 = 0.

Таким образом мы получили систему семи уравнений с семью неизвестными Q1, Q2, Q3, p1, p2, p3 и p4, которая описывает нам течение через систему от начала хода клапана до точки перехода, при условии, что Q2=0, следовательно Q1=Q3 , p4=p2=0. Из вышеприведенных уравнений видно, что точка перехода наступает при ходе h вентиля А, для которого действительно:

Если выбранный Kvs коэффициент трехходового регулирующего клапана больше, чем значение KVzv соответствующее точке перехода, то произойдет, при открывании клапана выше значения хода h, принадлежащего Kv коэффициенту точки перехода KVzv, поворот течения в ветви В. Математическую модель, описывающую поведение системы следует преобразовать:

Читайте также: Клапан термостата шевроле круз

Эти семь уравнений описывают поведение системы от значения хода вентиля большего, чем значение, соответствующее Kv коэффициенту точки перехода KVzv (в соответствии с выбранным значением Kvs и расходной характеристикой ветви А клапана), до полного открытия.

Приведенные уравнения можно решить при помощи подобранного числового метода, поскольку точное решение этой системы очень сложное. Вычислительная программа Вентили (Ventily) (скачать программу Вы можете на нашем сайте в разделе «Проектировщикам»), созданная фирмой LDM, решает десять основных типов включения двухходовых и трехходовых клапанов в смесительной или распределительной функции. На следующих рисунках продемонстрировано ее применение для вышерешенного примера. Поступаем в таком порядке:

В программе Вентили откроем закладку с надписью: Контроль расхода (протока) через трехходовой вентиль.

Рис. 2.9.3. Окно ”Контроль расхода через трехходовой вентиль”.

Решенному примеру соответствует верхняя схема слева. После того, как окно откроется, появится следующее окно с предварительно определенными значениями, которые можно изменять в зависимости от конкретного случая. Если оставим первоначальные значения, то увидим, что следует определить размеры и проконтролировать смесительный вентиль, чтобы по цепи потребителя протекало номинальное количество (подача) при давлении насоса 0,6 бар. При таком расходе у нас уже вычислено сопротивление ветви потребителя 0,4 бар, в обратной ветви 0,05 бар. Цепь нагружена перепадом давления между подачей и обраткой 0,4 бар. Предполагаем применение смесительного клапана с линейной характеристикой в обеих ветвях.

Рис. 2.9.4. Вычисление Kv трехходового клапана в программе Вентили (Ventily)

Выполнив щелчок по кнопке Расчет в соответствии с Рис. 2.9.4. появится новое окно, информирующее о вычисленном значении Kv=7,75 м3/ч и предлагающее сделать выбор коэффициента Kvs. Из предложенных значений выбираем значение 10. В нижней части окна увидим вычисленные значения расхода Q1, Q2 и Q3 при отдельных процентах хода. Жирно-напечатанный ряд информирует о достижении точки перехода при 57,31% хода (см. рисунок ниже).

Рис. 2.9.5. Точка перехода для приведенного примера.

Открыв закладку «График» появится графическое изображение расхода через систему, причем значению 100% соответствует не выбранное номинальное значение 3 м3/ч, а действительное достигнутое максимальное значение расхода через ветви, т. е. в данном случае Q1макс = 4,56 м3/ч.

Можем также убедиться, что значение расхода ветви потребителя нигде не падает ниже требующегося значения Q3 ном.

С таким программным обеспечением можно осуществлять детальный анализ для различных видов и типов арматуры в каждом конкретном случае. Проводя последовательную проверку возможных рабочих состояний, можно обнаружить еще в процессе разработки проектной документации проблемы, которые могли бы возникнуть во время эксплуатации.

Например, можем сравнить уместность отдельных расходных характеристик для данного случая. На рис. 2.9.6, 2.9.7 и 2.9.8 видим постепенное графическое изображение расхода через описанную систему при линейной, равнопроцентной и LDMspline® характеристиках в ветви А. Очевидно, что равнопроцентная и LDMspline® характеристики для данного случая подходят больше, т.к. позже достигается точка перехода и для регулирования имеется в распоряжении больший диапазон хода. Кроме того, у LDMspline® характеристики в отличие от равнопроцентной характеристики не возникает характерное понижение расхода через потребитель в начале хода, расход поддерживается на почти идеальном постоянном значении, что улучшает регулирование подачи тепла в переходной период.