Как рассчитать kvs трехходового клапана калькулятор (2 видео)

Содержание

Как рассчитать kvs трехходового клапана калькулятор
Как рассчитать kvs трехходового клапана калькулятор
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

Видео:Термостатический клапан kvsСкачать

Как рассчитать kvs трехходового клапана калькулятор

ООО «ОВК-Автоматика»
(343) 278-45-90

Тепловая автоматика SIEMENS
Регулирующие арматура LDM
Современные инженерные системы

Главная > Публикации > Статьи> Подбор трехходового смесительного клапана

Подбор трехходового смесительного клапана

Коэффициент расхода в составляющих единицах расхода

Коэффициент расхода при номинальном сдвиге

Коэффициент расхода при минимальной норме расхода

Условный коэффициент расхода арматуры

Объемный расход в рабочем режиме (T ₁ , p ₁ )

Объемный расход в нормальном состоянии (0 о C, 0.101 MПа)

Абсолютное давление перед регулирующим вентилем

Абсолютное давление зарегулирующим вентилем

Абсолютное давление насыщенного пара при данной температуре (T)

Перепад давления на регулирующем вентиле (Δp = p ₁ — p ₂ )

Плотность рабочей среды в режиме эксплуатации (T ₁ , p ₁ )

Плотность газа в нормальном состоянии (0 C, 0.101 MПa)

Абсолютная температура перед вентилем (T ₁ = 273 + t )

Вычисление коэффициента Kv

Основной расходной характеристикой регулирующей арматуры является у словный коэффициент расхода Kvs . Его величина обозначает характерный расход через данную арматуру в четко установленных условиях при 100%-ом открытии. Для выбора регулирующей арматуры с тем или иным значением Kvs необходимо произвести расчет коэффициента расхода Кv, который определяет объемный расход воды в м 3 /час , который протечет через регулирующий клапан в определенных условиях (потеря давления на нем в 1 бар, температура воды 15 о С, турбулентное течение, достаточное статическое давление, исключающее возникновение кавитации в указанных условиях).

Ниже в таблице приведены формулы расчета Кv для различных сред

Преимуществом данного коэффициента является его простая физическая интерпретация и то, что в тех случаях, когда рабочей средой является вода, можно упрощенно рассчитать расход прямой пропорцией к корню квадратному перепада давления. Достигнув плотности 1000 кг/м 3 и задав перепад давления в барах, получим простую и самую известную формулу для расчета Кv:

На практике вычисление коэффициента расхода производится с учетом состояния регулирующей цепи и рабочих условий материала по приведенным выше формулам. Регулирующий клапан должен быть подобран так, чтобы он был способен регулировать максимальный расход в данных эксплуатационных условиях. При этом следует контролировать чтобы наименьший регулируемый расход также поддавался регулированию.

При условии, что регулирующее oтношение клапана: r > Kvs / Kv _min

По причине возможного минусового допуска 10% значения Kv ₁₀₀ относительно Kvs и требования касательно возможности регулирования в области максимального расхода (снижение и повышение расхода) рекомендуется выбирать значение Kvs регулирующего клапана, которое больше максимального рабочего значения Kv:

При этом необходимо принимать во внимание содержание “предохранительного припуска” в расчете предполагаемого значения Q _max , который может стать причиной завышения производительности арматуры.

Упрощенный процесс расчета трехходового смесительного клапана

Исходные данные: среда — вода 90 о С, статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

Δp _{насос 02} = 35 кПа (0,35 бар), Δp _{трубопр} = 10 кПа (0,1 бар), Δp _{теплообм} = 20 кПа (0,2 бар),

номинальный расход Q _ном = 5 м 3 /ч .

Типовая схема компоновки регулирующего контура с использованием трехходового смесительного клапана показана на рисунке приведенном ниже.

Δp _{насос 02} = Δp _клапан + Δp _{теплообм +} Δp _{трубопр}

Δp _клапан = Δp _{насос 02} — Δp _{теплообм} — Δp _{трубопр} = 35 — 20 — 10 = 5 кПа (0,05 бар)

K v = Q _ном / √ Δp _клапан = 5 / √ 0,05 = 22,4 м 3 /ч

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

Kvs = (1,1 ÷ 1,3) * Kv = (1,1 ÷ 1,3) * 22,4 = 24,6 ÷ 29,1 м 3 /ч

Из серийно производимого ряда Kv величин выберем ближайшую Kvs величину, т.е. Kvs = 25 м3/ч. Этой величине соответствует регулирующий клапан диаметром DN 40.

Определение гидравлических потерь на выбранном клапане при полном открытии и заданном расходе

Читайте также: Рассухариватель клапанов 16 клапанный чертеж

Δp _{клапан Н100} = ( Q _ном / Kvs ) 2 = (5 /25 ) 2 = 4 кПа (0,04 бар)

Предупреждение: У трехходовых клапанов самым главным условием корректного функционирования является соблюдение минимальной разности давлений на патрубках A и B. Трехходовые клапаны в состоянии справиться и со значительным дифференциальным давлением между патрубками A и B, но за счет деформации регулирующей характеристики, происходит ухудшение регулирующих способностей. Поэтому при малейшем сомнении относительно разности давлений между обоими патрубками (например, в случае, если трехходовой клапан прямо присоединен к магистральной сети), рекомендуем для качественного регулирования использовать двухходовой вентиль.

Определение авторитета выбранного клапана

Авторитет прямой ветви трехходового клапана в таком соединении, при условии постоянного расхода по контуру потребителя

а = Δp _{клапан Н100} / Δp _{клапан Н0} = 4 / 4 = 1

Обозначает, что зависимость расхода в прямой ветви клапана соответствует идеальной расходной кривой клапана. В данном случае Kvs обеих ветвей совпадают, обе характеристики линейные, значит, суммарный расход почти постоянный.

Комбинацию равнопроцентной характеристики на пути A, с линейной характеристикой на пути B, бывает иногда выгодно выбрать в случаях, когда невозможно избежать нагрузки вводов А относительно В дифференциальным давлением, или если параметры на первичной стороне слишком высокие.

Для быстрого и удобного расчета регулирующих клапанов на различные среды можно воспользоваться специальной расчетной программой, которые предлагают производители регулирующей арматуры. Например программа VENTILY от фирмы LDM. У нее есть версия как для РС, так и приложение для Android, что несомненно будет удобно владельцам смартфонов.( перейти на страницу загрузки программы Ventily)

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

Как рассчитать kvs трехходового клапана калькулятор

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;

Читайте также: Где стоят клапана в акпп

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.

Видео:Расчет характеристик регулирующего клапана КРСкачать

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:Как рассчитать регулирующий клапан?Скачать

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:Расчет Kvs балансировочного клапана для балансировкиСкачать

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.

Читайте также: Управление приводом воздушного клапана

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

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.