Как рассчитать пропускную способность для клапана (7 видео)

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.

Содержание

Условный диаметр регулирующего клапана
Проверка клапана на кавитацию
Инструкция
Расчет регулирующего клапана
Расчет и выбор регулирующих и запорных клапанов (вентилей) по пропускной способности на воде, для жидкости, водяного пара или газа. Выбор регулирующей трубопроводной арматуры по Кv. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv.
Правила подбора регулирующих клапанов
16 ноября 2018
1. Условный диаметр
2. Условное давление
3. Вероятность возникновения кавитации
4. Уровень шума
5. Отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане
💥 Видео

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: Клапан давления топлива шкода

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:Пропускная способность клапана KvСкачать

Расчет регулирующего клапана

Для выбора диаметра регулирующего клапана вначале необходимо рассчитать Kv — коэффициент пропускной способности по формуле:

где z — коэффициент запаса.
G — максимальный расход жидкости через клапан,
ΔP — перепад давления на открытом клапане,

Коэффициент запаса z устанавливается в диапазоне от 1.1 до 1.2, позволяет при необходимости обеспечить расход воды через систему на 10 — 20% больше расчетного.

Максимальный расход G выбираете вы, согласно ваших требований или технических условий. Зная тепловую нагрузку и температурный график G можно вычислить по этому калькулятору.

Перепад давления ΔP на полностью открытом клапане равен гидравлическим потерям при прохождении потока через клапан. ΔP зависит от диаметра клапана и скорости потока, меняется в диапазоне 0.3 — 0.7 бар, но в большинстве случаев можно принять ∆P = 0,4 бар.

Предлагаем вам воспользоваться калькулятором расчета клапана. Заполните поле с максимальным расходом G. При вводе обращайте внимание на размерность расхода, по умолчанию используются м3/час , не забудьте её изменить, если вы применяете другую размерность. Остальные величины можно оставить по умолчанию или заменить на ваши.

Видео:Основы тюнинга двигателя: Пропускная способность клапан-седло и подъём клапанаСкачать

Расчет и выбор регулирующих и запорных клапанов (вентилей) по пропускной способности на воде, для жидкости, водяного пара или газа. Выбор регулирующей трубопроводной арматуры по Кv. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv.

Расчет и выбор регулирующих и запорных клапанов (вентилей) по пропускной способности на воде, для жидкости, водяного пара или газа. Выбор регулирующей трубопроводной арматуры по Кv. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv в различных размерностях

Читайте также: Приводы для шаровых клапанов

Таблица 2. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv в различных размерностях расхода и давления.

Видео:Часть 7. Смесительный клапан тёплого пола Назначение схема расчет.Скачать

Правила подбора регулирующих клапанов

16 ноября 2018

Регулирующая арматура в настоящее время является неотъемлемой составляющей систем водоснабжения, отопления и вентиляции, а также различных технологических линий. И правильный подбор регулирующего клапана для данных систем является важной задачей, так как позволяет получить следующие преимущества:

Повысить эффективность работы предприятий за счет более точного регулирования технологических процессов.
Решить проблемы, связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, и, как следствие, — с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
Сократить расходы на техническое обслуживание предприятий.
Повысить безопасность технологических процессов.

Независимо от поставленной задачи, расчет регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора.

Пропускная способность регулирующей арматуры численно 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.

В зависимости от типа среды применяются различные расчетные формулы для определения значения Kv, но исходные данные остаются неизменными:

P₁ — давление на входе клапана, бар;
P₂ — давление на выходе клапана, бар;
∆P — перепад давления на клапане, бар;
t₁ — температура среды на входе, o C;
Q — расход для жидкости, м 3 /ч;
Q_N — расход для газов при Н.У., нм 3 /ч;
G — расход для водяного пара, кг/ч;
ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;
p_N — плотность газов при Н.У., кг/нм 3 .

Поскольку при расчете пропускной способности не учитывается ряд факторов, влияющих на работу клапана, для выбора клапана используется коэффициент Kvs, учитывающий запас в 30%.

По рассчитанному значению Kvs подбирается регулирующий клапан с максимально близким бóльшим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.

Клапан необходимо выбирать так, чтобы расчетная величина Kvs находилась в интервале между Kvs min и Kvs max клапана. Для клапанов различных производителей значения Kvs min различны. Указанные параметры приведены в технических описаниях оборудования.

Кроме соответствия по пропускной способности, существует ряд параметров, на которые следует обратить внимание при подборе регулирующих клапанов, а именно:

условный диаметр;
условное давление;
вероятность возникновения кавитации;
уровень шума;
отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане.

Видео:Все о проходной способности клапана для старт стопаСкачать

1. Условный диаметр

Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр трубопровода до и после клапана необходимо рассчитывать 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, особенно при большом перепаде на клапане. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени. При большей разнице рекомендуется использовать клапаны с пониженной пропускной способностью Kvs. Данное решение позволяет снизить стоимость оборудования, а также при таком подборе оборудование оказывается более компактным по габаритам и массе.

w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;
Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
d — диаметр трубопровода, м.

Видео:Как рассчитать регулирующий клапан?Скачать

2. Условное давление

Условное давление Р_у является единственным параметром для изготовляемой арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому рабочему давлению для данного вида арматуры при нормальной температуре (20 о С). При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются, поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже, чем условные. Это снижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств этого материала. Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же значении условного давления.

Ниже приведены таблицы зависимости максимального рабочего давления в зависимости от температуры для различных материалов исполнения:

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

3. Вероятность возникновения кавитации

Одной из серьезных проблем, возникающих при применении запорной и регулирующей арматуры, является возникновение кавитации. Особенно сильно этот эффект проявляется при использовании регуляторов, понижающих давление «после себя» — редукционных клапанов.

Для проверки возможности появлении кавитации при больших перепадах давления на клапане применяется следующая формула:

P₁ – давление на входе клапана, бар;
∆P – перепад давления на клапане, бар.

Видео:Оказывается у вакуумников есть пропускная способность в л/сек и их нужно «рассчитывать»Скачать

4. Уровень шума

При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Возникновение шумов вызвано газодинамическими колебательными процессами у регулирующих органов и стенок регуляторов. При совпадении частоты колебаний амплитуда колебаний клапана может резко возрасти, что приведет к износу и разрушению клапана, а также к сильной вибрации регулятора.

Главной причиной повышенного шума является повышенная скорость среды в выбранном трубопроводе относительно рекомендуемой. Фактическая скорость среды может быть рассчитана по формуле:

w – скорость потока среды, м/c;
Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
d – диаметр трубопровода, м.

Ниже приведены рекомендуемые скорости сред для снижения риска появления критического уровня шума:

Одним из способов снижения уровня шума в системах, помимо использования клапанов специальной конструкции, является применение гибких вставок (виброкомпенсаторов) на участках до и после клапана.

Видео:KVCalc - расчет пропускной способности регулирующих органовСкачать

5. Отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане

Для некоторых редукционных клапанов ограничено отношение входного давления к выходному. Входное давление, воздействуя на плунжер редукционного клапана, стремится его открыть. Выходное давление воздействует на мембрану (или другой управляющий элемент) клапана, стремясь закрыть клапан. При превышении ограничения по отношению входного и выходного давления клапан не сможет закрыться — и выходное давление будет больше давления настройки. Ограничения по указанному параметру также исключают кавитацию в седле регулирующего клапана.

Выполнение данных указаний при подборе регуляторов позволит значительно улучшить показатели технологических процессов и увеличить срок службы регулирующей арматуры. Примеры расчетов приведены в статье. По вопросам подбора оборудования просьба обращаться к инженерам отдела регулирующей арматуры компании АДЛ.