Розрахунок і підбір регулюючого клапана

Після вибору способу управління і типу регулюючого клапана: двухходового або триходового, його необхідно правильно розрахувати і підібрати. Розрахунок і підбір регулюючого клапана залежить від обраного способу регулювання. При двопозиційний регулювання (з електротермічним приводом) підбирають регулюючий клапан з мінімальним діаметром при заданій витраті води так, щоб перепад тиску на ньому не перевищив максимальні втрати 25 кПа при охолодженні і 15 кПа при опаленні. Ці значення можуть уточнюватися фірмою-виробником. Підбір здійснюють по номограмі для відповідного терморегулюючого клапана за даними фірми-виробника, приклад такої номограми для триходового регулюючого клапана фірми Cazzaniga представлений на рис. 4.16. На діаграму нанесені також пунктирні лінії для визначення втрат тиску на байпассной лінії. Приклад розрахунку: Дано: Витрата води через теплообмінник фенкойли (7 = 0,47 м 3 / год. Втрати тиску на теплообміннику 14,4 кПа. Приймаємо клапан діаметром 15мм (1/2 ") з Kv = 2 м 3 / год. Втрати тиску на прямому ході АР = 4,7 кПа, на байпасе - АР = 8,0 кПа. Для регулюючих клапанів з плавним регулюванням (за допомогою пульта і термостата або з сервоприводом) від правильно підібраного клапана залежить якість регулювання, яке визначається відповідністю ходу затвора регулюючого клапана а певного необхідному витраті води через клапан. При підборі регулює до апана з плавним регулюванням використовують загальні принципи незалежно від того, де клапан встановлений: на теплообміннику фенкойли, на повітроохолоджувачі або воздухонагревателе центрального кондиціонера.

Робота регулюючого клапана характеризується величиною пропускної здатності Kv. м 3 / год, і пропускної характеристикою. Коефіцієнт умовної пропускної здатності дорівнює витраті рідини через клапан в м 3 / год з щільністю 1000 кг / м 3. при перепаді тисків на ньому 0,1 МПа (1 бар). Умовний коефіцієнт пропускної здатності визначається за формулою:

(3) де q - об'ємна витрата рідини через клапан, м 3 / год; ψ - коефіцієнт, що враховує вплив в'язкості рідини, що визначається залежно від числа Рейнольдса:

(4) за графіком 4.17;
р - щільність рідини, кг / м 3;
v - кінематична в'язкість рідини, що змінюється в залежності від температури і концентрації розчиненого речовини для водних розчинів, см 2 / с; d - діаметр умовного проходу клапана, мм; АР - втрати тиску на регулюючому клапані при максимальній витраті рідини через нього, МПа.

Пропускна характеристика - залежність відносної пропускної спроможності від відносного переміщення затвора клапана. де Kv. Kvy - коефіцієнти пропускної здатності дійсний і умовний, м 3 / год, S, Sy - дійсний і умовний хід затвора, мм. Іноді вона називається ідеальною характеристикою регулюючого клапана. Найчастіше регулюючі клапани випускаються з лінійної пропускної характеристикою: (5)

Реальна картина зміни витрати рідини через клапан відрізняється від ідеальної і характеризується робочої характеристикою клапана, яка виражає залежність відносної витрати рідини від ходу затвора. На неї впливають параметри регульованої ділянки. Під регульованим ділянкою розуміється ділянку мережі, що включає технологічний елемент регулювання (теплообмінник фенкойли, повітроохолоджувач, повітронагрівач), трубопроводи, арматуру, який регулює клапан, перепад тиску на якому залишається постійним в процесі регулювання або коливається у відносно малих межах / 10%. Перепад тиску на регульованому ділянці складається з перепаду тиску на регулюючому клапані і перепаду тиску на інших елементах технологічної мережі. Схема регульованого ділянки і розподіл тисків при установці двухходового клапана показана на рис.4.12, при установці триходового клапана на рис. 4.11. Співвідношення перепаду тиску на клапані і перепаду тисків на регульованому ділянці робить істотний вплив на вигляд видаткової характеристики, ця величина в літературі зарубіжної і вітчизняної називається по-різному: коефіцієнт управління, відносне опір клапана.

АР Позначимо відношення - = п Можна побудувати кілька робочих характеристик мережі в залежності від ставлення п, приклад такого побудови наведено на рис. 4.18 а для регулюючого клапана з лінійної пропускної характеристикою, на рис. 4.18 б для регулюючого клапана з рівнопропорційна (логарифмічною) пропускною характеристикою. При закритті регулюючого клапана фактичні витрати рідини через клапан виявляється більше, ніж теоретичний, і це відхилення тим більше, чим більше значення відносного опору клапана Ідеальна характеристика відповідає п = 1, коли перепад тиску в мережі нескінченно малий, в цьому випадку видаткова і ідеальна характеристика збігаються . Найменше відхилення від ідеального образу робочі витратні характеристики мають при п> 0.5. Таким чином, перепад тиску на регулюючому клапані повинен бути більше або дорівнює половині від загального перепаду тиску на регульованому ділянці, або більше або дорівнює перепаду тиску на елементах технологічної мережі:

Правильно підібраним вважається такою клапан, який повністю відкритий при максимальному обсязі води, що протікає і для якого виконуються ці співвідношення. Водяний регулюючий клапан, поставлений без розрахунку, можна визначити візуально на системі після її монтажу. Перетин такого клапана зазвичай збігається з перетином трубопроводу на регульованому ділянці (регулюючий клапан на повітроохолоджувачі або воздухонагревателе центрального кондиціонера). Правильно обраний клапан має перетин менше, ніж перетин трубопровода.-

Мал. 4.18. Графіки робочих витратних характеристик регулюючих клапанів з лінійною (а) і рівнопропорційна (б) пропускної характеристикою

Підбір регулюючого клапана здійснюють за коефіцієнтом пропускної здатності за допомогою номограми для регулюючого клапана відповідної фірми-виробника. Приклад такої номограми для сідельного триходового регулюючого клапана VRG3 фірми Danfoss наведено на рис. 4.19.

Приклад розрахунку. Дано: Навантаження по холоду на фенкойл Qx = 0,85 кВт. Масова витрата води через теплообмінник фенкойли

де Qx - навантаження по холоду, кВт. δt - перепад температур холодоносія на вході і виході з фенкойла приймаємо 5 ° С.

Об'ємна витрата води q = G / p = 146,2 / 1000 = 0,146 м 3 / год Перепад тиску в теплообміннику визначаємо по таблиці для фенкойли Delonghi FC10

Підбираємо триходовий регулюючий клапан по номограмі так, щоб перепад тиску на регулюючому клапані був більше перепаду тиску в теплообміннику з урахуванням запасу на втрати в трубопроводах, запірній арматурі: при G = 146,2 кг / год по номограмі на ріс.4.19. визначаємо Кvs = 0,4 м3 / год регулюючого клапана діаметром R 1/2 "(15 мм) і втрати тиску на клапані Ар = 15 кПа. При Kvs = 0,63 м 3 / год втрати тиску на клапані Ар = 5,8 кПа і співвідношення тиску буде менше 1. Тому приймаємо клапан з Kvs = 0,4.

Мал. 4.19. Номограма для підбору триходового регулюючого клапана VRG3 фірми Danfoss (плавне регулювання)