Меню

Расчет на кавитацию регулятора перепада давления

Расчёт и Подбор Регулятора давления «После себя»

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список регуляторов давления «после себя» соответствующих заданным исходным данным.

Устройство и конструкция

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Методика расчёта

Расчёт регулятора давления «после себя» заключается в определении пропускной способности регулятора, требуемого диапазона настройки, проверке на возникновения шума и кавитации.

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора от расхода через регулятор давления называется пропускной способностью — Kvs.

Kvs — пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый затвор регулятора давления, при котором потери напора на нём равны 1бар.

Kv – то же, при частичном открытии затвора регулятора.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на регуляторе изменяются в «n» в квадрате раз не сложно определить требуемый Kv регулятора давления подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.

Некоторые производители рекомендуют выбирать регулятор давления с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать регуляторы давления «после себя» таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 70% хода штока. Регулятор давления, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.

Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список регуляторов давления «после себя», для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 40 до 70%.

В результатах подбора приведен процент открытия затвора регулятора давления, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе.

Подбор диапазона настройки

Диапазон настройки регулятора давления зависит от силы сжатия пружины. Некоторые регуляторы давления серийно комплектуются одной пружиной и имеют всего лишь один диапазон настройки по давлению, а некоторые могут быть укомплектованы пружинами различной жёсткости и имею несколько диапазонов настройки. Давление которое будет поддерживать регулятор давления «после себя», должно находиться, примерно, в средней трети диапазона регулирования.

Выше приведенный алгоритм подбора регулятора давления выводит список регуляторов у которых заданное давление попадет в диапазон от 20 до 80% диапазона поддерживаемых давлений.

При выборе диапазона настройки необходимо учитывать, что допустимая погрешность калибровки пружины на граничных значениях диапазона настройки составляет 10%.

Расчёт регулятора на возникновение 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 регулятора давления 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 регулятора, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе регулятора.

Читайте также:  Гидродинамическое давление имеет размерность

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

  • Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
  • Давление воды – перед регулятором давления, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
  • Дросселируемое давление – чем оно выше, тем выше вероятность возникновения кавитации.
  • Кавитационная характеристика регулятора – определяется особенностями дросселирующего элемента регулятора. Коэффициент кавитации различен для различных типов регуляторов давления 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 регулятора на возникновение шума

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

Источник

2.8. Кавитация

Кавитацией называют такое явление, при котором в жидкости наблюдается образование и разрушение большого количества пузырьков, наполненных парами жидкости, происходящее в результате местного понижения давления. Это состояние существенно снижает долговечность деталей, подверженных действию кавитации, и сопровождается повышенным шумом и вибрациями, причем кавитация у клапанов возникает тогда, когда статическое давление среды при протекании через клапан будет ниже значения парциального давления насыщенных паров среды. Обычно явление кавитации возникает в области самого узкого прохода, где скорость течения самая высокая. Подробно о возникновении и действии кавитации говорится в главе 6. Здесь ограничимся контролем возникновения кавитации, который в сомнительных случаях должен быть составной частью расчета каждой регулирующей арматуры.

У регулирующих клапанов с одноступенчатой редукцией (практически каждый случай в коммерческой области отопления и охлаждения) кавитация может развиться в случае, если выполнено условие

p1 — входное давление [МПа]

p2 — давление за вентилем [МПа]

Читайте также:  Срабатывания датчик давления масла ваз 2110

ps — давление насыщенных паров среды при конкретной температуре [МПа]

В случае вероятности возникновения развернутой кавитацииследует выбрать для регулирующих клапанов дроссельную систему с повышенной кавитационной стойкостью, т. е. использовать перфорированный конус или конус и седло с наплавкой уплотнительных поверхностей слоем твердого сплава (стеллит). Можно применить многоступенчатую редукцию, тем не менее, использование таких клапанов относится, скорее, к области теплофикации и энергетики.

Для быстрого определения возникновения кавитации в регулирующем клапане с одноступенчатой редукцией, может быть использована диаграмма на рисунке ниже, где delta Pmax есть максимально допустимый перепад давления, с точки зрения кавитации, при данных условиях.

График зависимости возникновения кавитации.

Источник

Расчет на кавитацию регулятора перепада давления

ООО «ОВК-Автоматика»
(343) 278-45-90

Тепловая автоматика SIEMENS
Регулирующие арматура LDM
Современные инженерные системы

Главная > Публикации > Статьи> Подбор регулятора перепада давления

Подбор регулятора перепада давления

Значения и единицы

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.

Читайте также:  Первый симптом внутричерепного давления

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.

Расчет регулятора перепада давления

Исходные данные: среда — вода, статическое давление в точке присоединения 800 кПа (8 бар),

Δp доступ = 110 кПа (1,1 бар), Δp трубопр = 10 кПа (0,1 бар), Δp теплообм = 20 кПа (0,2 бар),

Δp вентил = 30 кПа (0,3 бар), номинальный расход Q ном = 12 м 3 /ч.

Схема подключения регулирующего контура с регулятором перепада давления

в подающем трубопроводе

Схема подключения регулирующего контура с регулятором перепада давления

в обратном трубопроводе

Примечание: В случае, когда регулятор перепада давления должен отрабатывать большой перепад давления ( Δp RDT > 250 кПа ), рекомендуется устанавливать регулятор и регулирующий клапан на подающем трубопроводе. Таким образом обеспечиваются более благоприятные условия для работы регулятора и качественного функционирования всей системы.

Сначала рассчитаем Kv значение регулятора перепада давления из отношения:

Δp RDT = 110- (30 + 20 + 10) = 50 кПа (0,5 бар)

Kv = Q ном / √ Δp RDT = 12 / √ 0,5 = 17 м 3 /ч

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

Kvs = (1,1 ÷ 1,3) * Kv = (1,1 ÷ 1,3) * 17 = 18,7 ÷ 22,1 м 3 /ч

Из серийно производимого ряда Kv величин (в данном примере рассмотрим регуляторы давления фирмы LDM) выберем ближайшую Kvs величину, т.е. Kvs = 21 м 3 /ч. Этой величине соответствует регулирующий клапан диаметром DN 40.

Затем определяем требуемое дифференциальное давление регулятора, которое дано суммой потерь давления на участке.

Δp сети = Δp клапан + Δp теплообм + Δp трубопр = 30 + 20 + 10 = 60 кПа

Выбираем фланцевый регулятор перепада давления ду40, имеющий диапазон настройки дифференциального давления 25 — 70 кПа из серии RD122D LDM, и получаем типовой номер: RD122D 2211 25/150-40/F.

Требуемое значение перепада давления устанавливается во время монтажа при помощи регулирующей гайки в соответствии рекомендациями, содержащимися в инструкции по монтажу и обслуживанию.

Для быстрого и удобного расчета регуляторов давления 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)

Источник

Adblock
detector