Как рассчитать квс для клапана (8 видео)

Kv (Kvs) клапана — характеристика пропускной способности клапана, есть условный объемный расход воды через полностью открытый клапан, м 3 /час при перепаде давлений 1 Бар при нормальных условиях. Указанная величина является основной характеристикой клапана.

Зависимость перепада давлений на клапане, объемного расхода жидкости через регулирующий клапан, и условный объемный расход (Kv) описывается следующим соотношением:

Содержание

Формулы пересчета Kv для различных размерностей расхода и давления:
Как рассчитать квс для клапана
Как рассчитать квс для клапана
Условный диаметр регулирующего клапана
Проверка клапана на кавитацию
Инструкция
Расчёт и Подбор Трёхходового клапана
Методика расчёта трёхходового клапана
Выбор расходной характеристики
Расчёт авторитета
Расчёт пропускной способности
Подбор электропривода
Расчёт на возможность возникновения кавитации
Расчёт на возникновение шума
💡 Видео

Формулы пересчета Kv для различных размерностей расхода и давления:

При подборе клапана рассчитывается значение Kv, затем округляется в большую сторону до ближайшего значения соответствующего паспортной характеристике (Kv) клапана. Регулирующие клапаны выпускают, как правило, с величинами Kvs, возрастающими в геометрической прогрессии (ряды Рейнарда):

По приведенным выше формулам можно уточнить перепад давления на выбранном клапане.
Для расчета Kv можно также воспользоваться также номограммой «зависимость перепада давления на клапане от Kv и объемного расхода»

Видео:Расчет Kvs балансировочного клапана для балансировкиСкачать

Как рассчитать квс для клапана

Пропускная способность Kvs. Что это такое?

Kvs и пропускная способность синонимы.

Kvs = Пропускная способность.

Выражаясь так…: У некоторого клапана Kvs = 1,5 м3/час равносильно тому, как если бы Вы выразились, что у клапана пропускная способность равна 1,5 м3/час. В некоторых таблицах и паспортах любых гидравлических элементов(клапанов) могут указывать так:

Пропускная способность (Kvs) показывает значение гидравлического сопротивления. Отсюда и его определение.

Kvs – это форма выражения гидравлического сопротивления, которая характеризует пропускную способность. Значение пропускной способности присваивается практически всем элементам, которые участвуют в протекании в них жидкости или газа.

На стадии проектирования, проектанту обязательно необходимо знать пропускную способность любого гидравлического оборудования или клапана. От этого будет зависеть все необходимые расчеты для всей системы цепи, например системы отопления.

В чем измеряется пропускная способность?

Так договорились и присвоили единицу измерения: м3/час. (метр кубический в час). Это значение показывает расход. Например, расход клапана. Но это не просто расход, а расход, при котором на клапане возникает потеря напора равная 1 Bar.

Расход – это протекание определенного объема жидкости или газа в единицу времени. В данном случае расход м3/час. Означает, что будет протекать 1 кубометр жидкости или газа в 1 час времени. То есть за два часа пройдет 2 кубометра жидкости или газа. За половину часа пройдет 0,5 метров кубических = 500 литров.

Например, рассмотрим термостатический клапан Kvs которого равен 1,2 м3/час.

То есть, если мы через клапан пропустим 1,2 м3/час, то потеря составит 1 Bar.

Насос выдает расход ровно 1,2 м3/час

Манометр 1, показывает 1,4 Bar

Манометр 2, показывает 0,4 Bar

Тогда потеря напора будет равна: 1,4 — 0,4 = 1 Bar.

Конечно, это не означает, что расход в клапане должен быть таким всегда. В большинстве случаев расход очень маленький. И возникают другие задачи:

Как найти потерю напора при малых расходах?

Существует формула перерасчета

Q – фактический, другой расход, м3/час

Kvs – пропускная способность, м3/час при котором потеря напора 1 Bar.

Имеется термостатический клапана пропускной способностью 1,2 м3/час.

Найти потерю напора при расходе 0.18 м3/час.

Ответ: Потеря напора составляет 0,0225 Bar.

В некоторых случаях можно найти аббревиатуры типа Kv. Такой аббревиатурой могут обозначать дополнительные функции пропускных способностей.

Читайте также: Задний клапан тента прицепа

Например, некоторые клапаны имеют различные регулировки.

Отдельную регулировку могут обозначить как: Kv

Обычно Kvs показывает значение пропускной способности полностью открытого клапана. А Kv для определенного изменения положения клапана.

К сожалению, эта аббревиатура иностранного происхождения и не известна ее история зарождения.

Предположительно: Kvs — kinematic viscosity или кинематическая вязкость.

Пропускная способность Kvs с точки зрения точной математики присваивается в основном тем элементам, у которых гидравлическое сопротивление образовано только местными сопротивлениями. Подробнее здесь.

Но на практике и в целом в мире это не так, потому что пропускную способность можно присвоить даже котловому оборудованию имеющее в себе участки различных труб. Поэтому перерасчет расходов может быть только приблизительным. Потому что с точки зрения гидравлических расчетов формулы разные для трубопровода и клапанов. Но в целом сопротивления примерно одинаково пропорциональны. Если нужны более точные гидравлические расчеты, то изучайте гидравлику.

Видео:Расчет характеристик регулирующего клапана КРСкачать

Как рассчитать квс для клапана

Регулирующий клапан — это вид трубопроводной арматуры наиболее часто применяемый для регулирования расхода и давления.

Правильный подбор регулирующего клапана является необходимым условием для обеспечения нормальной работы трубопроводной системы. Подбор регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора. Пропускная способность регулирующего клапана характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv. Коэффициент Kv равен расходу рабочей среды с плотностью 1000 кг/м 3 через клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа.

Формулы для определения коэффициента Kv различаются для различных типов среды и величин давления, формулы для расчета Kv представлены в таблице 1.

P1 — давление на входе клапана, бар;
P2 — давление на выходе клапана, бар;
dP=Р1 – Р2 — перепад давления на клапане, бар;
t1 — температура среды на входе, 0 C;
Q — расход для жидкости, м 3 /ч;
Qn — расход для газов при Н.У., нм 3 /ч;
G — расход для водяного пара, кг/ч;
ρ — плотность кг/м 3 (для газов плотность при Н.У. кг/нм 3 )

Величина Kv умножается на коэффициент запаса k1 (который обычно принимается в диапазоне 1,2-1,3): Kvs=k1*Kv. И получаем величину Kvs – условная пропускная способность клапана.

По рассчитанному значению Kvs, по каталогам производителей, подбирается регулирующий клапан с максимально близким большим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.

При подборе регулирующего клапана так же рекомендуется определять условный диаметр клапана и проводить проверку на возникновение кавитации.

Условный диаметр регулирующего клапана

Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр необходимо определять для подбора обвязки регулирующих клапанов. Так как регулирующий клапан подбирается по величине Kvs, часто условный диаметр клапана оказывается меньше условного диаметра трубопровода, на котором он установлен. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени.

Определение расчетного диаметра клапана ведется по формуле:

d — расчетный диаметр клапана в, мм;
Q — расход среды, м 3 /час;
V – рекомендуемая скорость потока м/с.

Рекомендуемая скорость потока:

жидкость – 3 м/с;
пар насыщенный – 40 м/с;
газ (при давлении &#60 0,001 МПа) – 2 м/с;
газ (0,001 – 0,01 МПа) – 4 м/с;
газ (0,01 – 0,1 МПа) – 10 м/с;
газ (0,1 – 1,0 МПа) – 20 м/с;
газ ( &#62 1,0 МПа) – 40 м/с;

По расчетному значению диаметра (d) выбирается ближайший больший условный диаметр клапан Ду.

Проверка клапана на кавитацию

Кавитация — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, что в свою очередь приводит к преждевременному износу элементов регулирующей арматуры.

Для определения возможности возникновения кавитации на клапане проверяется условие: dP >= 0,6P1.

Читайте также: Плохо работает аортальный клапан что делать

Видео:Как рассчитать регулирующий клапан?Скачать

Инструкция

1) Выберите тип транспортируемой по трубопроводу среды (жидкость / газ / пар).

2) Введите величину давления на входе в клапан (Р1) и на выходе клапана (Р2).

Важно! Величину давления необходимо задавать в бар.

3) Введите расход вещества м 3 /час и плотность вещества, кг/м 3 (Для газа и пара плотность газа указать при нормальных условиях).

4) Введите коэффициент запаса для пересчета kv в kvs (рекомендуется коэффициент запаса принимать в пределах 1,2-1,3).

5) Для проведения расчета нажмите кнопку «Расчет».

Важно! Перед выполнением нового расчета нажмите кнопку «Сбросить».

Видео:Учимся подбирать насос и трехходовой для теплого пола! Теплые полы от А до Я - часть 3Скачать

Расчёт и Подбор Трёхходового клапана

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список трёхходовых клапанов соответствующих заданным исходным данным.

Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Видео:Пропускная способность клапана KvСкачать

Методика расчёта трёхходового клапана

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:

1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики

Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная. Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая. Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная. Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета

Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:

A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.

Определив оптимальный диапазон авторитетов и расходную характеристику, определяют допустимый диапазон потерь давления на трёхходовом клапане и переходят к определению его пропускной способности.

Читайте также: Крышка для 5 литровой бутылки с клапаном

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода

Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:

Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.
Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

«Нет» — кавитации точно не будет.
«Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
«Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.