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Regelventilkapazität Kvs— Koeffizientenwert Bandbreite Kvs ist numerisch gleich dem Wasserdurchfluss durch das Ventil in m³/h bei einer Temperatur von 20 °C, bei der der Druckverlust darüber 1 bar beträgt. Sie können die Kapazität des Regelventils für bestimmte Systemparameter im Abschnitt „Berechnungen“ der Website berechnen.

Regelventil DN— Nenndurchmesser des Lochs in den Verbindungsrohren. Der DN-Wert wird zur Vereinheitlichung der Standardgrößen von Rohrleitungsformstücken verwendet. Der tatsächliche Lochdurchmesser kann nach oben oder unten geringfügig vom Nenndurchmesser abweichen. Eine alternative, in den postsowjetischen Ländern übliche Bezeichnung für die Nennweite DN war die Nennweite DN des Regelventils. Eine Reihe bedingter Durchgänge DN von Rohrleitungsarmaturen werden durch GOST 28338-89 „Konventionelle Durchgänge (Nennmaße)“ geregelt.

Steuerventil PN— Nenndruck – der höchste Überdruck des Arbeitsmediums bei einer Temperatur von 20 °C, bei dem ein langfristiger und sicherer Betrieb gewährleistet ist. Eine alternative, in den postsowjetischen Ländern übliche Bezeichnung für den Nenndruck PN war der Nenndruck PN des Ventils. Eine Reihe von Nenndrücken PN von Rohrleitungsarmaturen werden durch GOST 26349-84 „Nenndrücke (bedingte Drücke)“ geregelt.

Dynamischer Regelungsbereich Dies ist das Verhältnis der maximalen Durchflusskapazität des Steuerventils bei vollständig geöffnetem Ventil (Kvs) zur kleinsten Kapazität (Kv), bei der die angegebene Durchflusscharakteristik erhalten bleibt. Der dynamische Regelbereich wird auch Regelverhältnis genannt.

Beispielsweise bedeutet der dynamische Regelbereich eines Ventils von 50:1 bei Kvs 100, dass das Ventil einen Durchfluss von 2 m³/h regeln kann und dabei die Abhängigkeiten seiner Durchflusscharakteristik beibehält.

Die meisten Steuerventile haben Dynamikbereiche Regelung 30:1 und 50:1, es gibt aber auch Ventile mit sehr guten Regeleigenschaften, deren Regelbereich liegt bei 100:1.

Steuerventilbehörde— charakterisiert die Regelfähigkeit des Ventils. Numerisch entspricht der Wert der Autorität dem Verhältnis der Druckverluste bei vollständig geöffnetem Ventilverschluss zu den Druckverlusten im geregelten Bereich.

Je geringer die Autorität des Steuerventils ist, desto stärker weicht seine Durchflusscharakteristik vom Ideal ab und desto weniger gleichmäßig erfolgt die Änderung der Durchflussrate bei Bewegung der Stange. So kann beispielsweise in einem System, das von einem Ventil mit linearer Durchflusscharakteristik und geringer Autorität gesteuert wird, das Schließen des Durchflussbereichs um 50 % den Durchfluss nur um 10 % reduzieren, bei einer hohen Autorität sollte sich das Schließen um 50 % jedoch verringern den Durchfluss durch das Ventil um 40-50 %.

Zeigt die Abhängigkeit der Änderung des relativen Durchflusses durch das Ventil von der Änderung des relativen Hubs der Steuerventilstange bei einem konstanten Druckabfall darüber an.

Lineare Durchflusskennlinie— Gleiche Erhöhungen des relativen Hubs der Stange führen zu gleichen Erhöhungen der relativen Durchflussrate. Regelventile mit linearer Durchflusskennlinie werden in Anlagen eingesetzt, in denen ein direkter Zusammenhang zwischen der Regelgröße und der Durchflussmenge des Mediums besteht. Regelventile mit linearer Durchflusskennlinie eignen sich hervorragend zur Temperaturhaltung des Kühlmittelgemisches in Heizstellen mit abhängiger Anbindung an das Wärmenetz.

Gleichprozentige Durchflusscharakteristik(logarithmisch) – die Abhängigkeit des relativen Anstiegs der Durchflussrate vom relativen Anstieg des Hubs der Stange ist logarithmisch. Regelventile mit logarithmischer Durchflusskennlinie werden in Systemen eingesetzt, in denen die Regelgröße nichtlinear vom Durchfluss durch das Regelventil abhängt. Beispielsweise werden für den Einsatz in Heizungsanlagen Regelventile mit gleichprozentiger Durchflusskennlinie empfohlen, um den Wärmeübergang von Heizgeräten zu regeln, der nichtlinear vom Kühlmitteldurchfluss abhängt. Regelventile mit logarithmischer Strömungskennlinie regeln die Wärmeübertragung von Hochgeschwindigkeitswärmetauschern bei geringer Temperaturdifferenz des Kühlmittels perfekt. Es wird empfohlen, in Systemen, in denen eine Regelung nach einer linearen Durchflusskennlinie erforderlich ist und es nicht möglich ist, eine hohe Autorität am Steuerventil aufrechtzuerhalten, Ventile mit einer gleichprozentigen Durchflusskennlinie zu verwenden. In diesem Fall verzerrt die reduzierte Autorität die Gleichprozentcharakteristik des Ventils und bringt sie näher an die Linearität heran. Dieses Merkmal wird beobachtet, wenn die Autorität der Steuerventile nicht weniger als 0,3 beträgt.

Parabolische Strömungscharakteristik— Die Abhängigkeit des relativen Anstiegs der Durchflussrate vom relativen Hub des Stabes folgt einem quadratischen Gesetz (verläuft entlang einer Parabel). Als Kompromiss zwischen Ventilen mit linearer und gleichprozentiger Charakteristik werden Regelventile mit parabolischer Durchflusscharakteristik eingesetzt.

Es besteht die Meinung, dass die Auswahl eines Dreiwegeventils keine Vorberechnungen erfordert. Diese Meinung basiert auf der Annahme, dass der Gesamtdurchfluss durch das Rohr AB nicht vom Hub der Stange abhängt und immer konstant ist. In Wirklichkeit schwankt der Durchfluss durch das gemeinsame Rohr AB in Abhängigkeit vom Hub der Stange, und die Amplitude der Schwankung hängt von der Autorität des Dreiwegeventils im geregelten Bereich und seinen Durchflusseigenschaften ab.

Berechnungsmethode für ein Dreiwegeventil

Berechnung des Dreiwegeventils in folgender Reihenfolge durchgeführt:

• 1. Auswahl der optimalen Strömungseigenschaften.
• 2. Bestimmung der Regelfähigkeit (Ventilautorität).
• 3. Bestimmung von Durchsatz und Nennweite.
• 4. Auswahl des elektrischen Antriebs des Steuerventils.
• 5. Auf Geräusche und Kavitation prüfen.

Auswahl einer Durchflusscharakteristik

Die Abhängigkeit des Durchflusses durch das Ventil vom Hub der Stange wird als Durchflusskennlinie bezeichnet. Die Art der Strömungscharakteristik wird durch die Form des Ventils und des Ventilsitzes bestimmt. Da ein Dreiwegeventil über zwei Schieber und zwei Sitze verfügt, verfügt es auch über zwei Durchflusskennlinien: die erste ist die Geradehubkennlinie (A-AB) und die zweite die Senkrechthubkennlinie (B-AB).

Linear/linear. Der Gesamtdurchfluss durch das AB-Rohr ist nur dann konstant, wenn die Ventilautorität gleich 1 ist, was praktisch nicht gewährleistet werden kann. Der Betrieb eines Dreiwegeventils mit einer Autorität von 0,1 führt dazu, dass die Gesamtdurchflussrate bei Bewegung der Spindel schwankt und zwischen 100 % und 180 % liegt. Daher werden Ventile mit linear/linearer Kennlinie in Systemen eingesetzt, die unempfindlich gegenüber Durchflussschwankungen sind, oder in Systemen mit einer Ventilautorität von mindestens 0,8.

Logarithmisch/logarithmisch. Die minimalen Schwankungen des Gesamtdurchflusses durch das AB-Rohr bei Dreiwegeventilen mit logarithmischer/logarithmischer Durchflusskennlinie werden bei einer Ventilautorität von 0,2 beobachtet. Gleichzeitig nimmt eine Verringerung der Autorität relativ zum angegebenen Wert zu und eine Erhöhung verringert die Gesamtdurchflussrate durch das AB-Rohr. Die Durchflussschwankung im Autoritätsbereich von 0,1 bis 1 beträgt +15 % bis -55 %.

Logarithmisch/linear. Dreiwegeventile mit logarithmisch-linearer Durchflusskennlinie werden eingesetzt, wenn die durch die Leitungen A-AB und B-AB verlaufenden Zirkulationsringe einer Regelung nach unterschiedlichen Gesetzmäßigkeiten bedürfen. Die Stabilisierung der Durchflussrate während der Ventilschaftbewegung erfolgt bei einer Autorität von 0,4. Die Schwankung des Gesamtdurchflusses durch das AB-Rohr im Normbereich von 0,1 bis 1 beträgt +50 % bis -30 %. Regelventile mit logarithmisch-linearer Durchflusscharakteristik werden häufig in Regelgeräten von Heizungsanlagen und Wärmetauschern eingesetzt.

Autoritätsberechnung

Die Autorität des Dreiwegeventils ist gleich dem Verhältnis des Druckverlusts am Ventil zum Druckverlust am Ventil und der geregelten Strecke. Der Autoritätswert für Dreiwegeventile bestimmt die Schwankungsbreite des Gesamtdurchflusses durch Anschluss AB.

Eine Abweichung von 10 % des momentanen Durchflusses durch Anschluss AB während der Spindelbewegung wird bei den folgenden Autoritätswerten bereitgestellt:

• A+ = (0,8-1,0) – für ein Ventil mit linearer/linearer Kennlinie.
• A+ = (0,3-0,5) – für ein Ventil mit logarithmisch/linearer Kennlinie.
• A+ = (0,1-0,2) – für ein Ventil mit logarithmischer/logarithmischer Kennlinie.

Bandbreitenberechnung

Die Abhängigkeit des Druckverlustes am Ventil vom Durchfluss durch dieses wird durch den Durchflusskoeffizienten charakterisiert Kvs-Fähigkeiten. Der Kvs-Wert ist numerisch gleich der Durchflussmenge in m³/h durch ein vollständig geöffnetes Ventil, bei dem der Druckverlust darüber 1 bar beträgt. In der Regel ist der Kvs-Wert eines Dreiwegeventils für Hub A-AB und B-AB gleich, es gibt aber auch Ventile mit unterschiedliche Bedeutungen Durchsatz für jede der Bewegungen.

Wenn man weiß, dass sich der Druckverlust am Ventil um das „n²“-fache ändert, wenn sich die Durchflussrate um das „n“-fache ändert, ist es nicht schwierig, den erforderlichen Kvs-Wert des Steuerventils zu bestimmen, indem man die berechnete Durchflussrate und den berechneten Druckverlust einsetzt Gleichung. Wählen Sie aus der Nomenklatur ein Dreiwegeventil aus, dessen Leistungskoeffizientenwert dem als Ergebnis der Berechnung ermittelten Wert am nächsten kommt.

Auswahl des Elektroantriebs

Der elektrische Antrieb ist auf das zuvor ausgewählte Dreiwegeventil abgestimmt. Es wird empfohlen, elektrische Stellantriebe aus der in den Ventilspezifikationen angegebenen Liste kompatibler Geräte auszuwählen und dabei Folgendes zu beachten:

• Die Aktor- und Ventilschnittstellen müssen kompatibel sein.
• Der Hub der elektrischen Antriebsstange darf nicht kleiner sein als der Hub des Ventilschafts.
• Abhängig von der Trägheit der Regelstrecke sollten Antriebe mit unterschiedlichen Betriebsgeschwindigkeiten eingesetzt werden.
• Der maximale Druckabfall am Ventil, bei dem der Antrieb das Ventil schließen kann, hängt von der Schließkraft des Antriebes ab.
• Der gleiche elektrische Antrieb sorgt für die Absperrung eines Dreiwegeventils, das für die Mischung und Aufteilung des Durchflusses bei unterschiedlichen Druckverlusten sorgt.
• Die Versorgungsspannung und das Steuersignal des Antriebs müssen mit der Versorgungsspannung und dem Steuersignal der Steuerung übereinstimmen.
• Bei Drehventilen kommen Dreh-Dreiwegeventile zum Einsatz, bei linearen Elektroantrieben Sitzventile.

Berechnung der Möglichkeit einer Kavitation

Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen in einer Wasserströmung, die sich manifestiert, wenn der Druck darin unter den Sättigungsdruck von Wasserdampf sinkt. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt den Effekt einer zunehmenden Strömungsgeschwindigkeit und eines abnehmenden Drucks darin, der auftritt, wenn der Strömungsquerschnitt verengt wird. Der Strömungsbereich zwischen dem Schieber und dem Sitz eines Dreiwegeventils ist die Verengung, in der der Druck auf den Sättigungsdruck abfallen kann, und der Ort, an dem sich am wahrscheinlichsten Kavitation bildet. Dampfblasen sind instabil, sie entstehen schlagartig und kollabieren auch schlagartig, was dazu führt, dass Metallpartikel von der Ventildichtung abgefressen werden, was unweigerlich zu deren vorzeitigem Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu einer erhöhten Geräuschentwicklung beim Ventilbetrieb.

Die Hauptfaktoren, die das Auftreten von Kavitation beeinflussen:

• Wassertemperatur – je höher sie ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Kavitation auftritt.


• Der Wasserdruck herrscht vor dem Regelventil. Je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Kavitation auftritt.


• Zulässige Druckverluste – je höher sie sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation. Hierbei ist zu beachten, dass in der Ventilstellung kurz vor dem Schließen der Drosseldruck am Ventil tendenziell dem im Regelbereich vorhandenen Druck entspricht.


• Die Kavitationscharakteristik eines Dreiwegeventils wird durch die Eigenschaften des Drosselelements des Ventils bestimmt. Der Kavitationskoeffizient variiert je nach Steuerventiltyp und muss in diesem angegeben werden technische Spezifikationen, aber da die meisten Hersteller diesen Wert nicht angeben, berücksichtigt der Berechnungsalgorithmus einen Bereich der wahrscheinlichsten Kavitationskoeffizienten.

Ein Kavitationstest kann zu folgendem Ergebnis führen:

• „Nein“ – es wird definitiv keine Kavitation geben.
• „Möglich“ – bei einigen Ventilausführungen kann es zu Kavitation kommen; es wird empfohlen, einen der oben beschriebenen Einflussfaktoren zu ändern.
• „Ja“ – es wird definitiv Kavitation geben; ändern Sie einen der Faktoren, die das Auftreten von Kavitation beeinflussen.

Lärmberechnungen

Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Eingang des Dreiwegeventils kann dazu führen hohes Level Lärm. Für die meisten Räume, in denen Regelventile installiert sind, liegt der zulässige Geräuschpegel bei 35-40 dB(A), was einer Geschwindigkeit im Ventileintritt von ca. 3 m/s entspricht. Daher wird bei der Auswahl eines Dreiwegeventils davon abgeraten, die angegebene Geschwindigkeit zu überschreiten.

Besonderheiten bei der Berechnung eines Zweiwegeventils

Gegeben:

mittel – Wasser, 115 °C,

∆pZugriff = 40 kPa (0,4 bar), ∆pRohr = 7 kPa (0,07 bar),

∆Wärmeaustausch = 15 kPa (0,15 bar), bedingter Durchfluss Qnom = 3,5 m3/h,

Mindestdurchfluss Qmin = 0,4 m3/h

Berechnung:

∆pZugang = ∆pVentil + ∆pRohr + ∆PWärmeaustausch =
∆pVentil = ∆pZugang – ∆pRohr – ∆Wärmeaustausch = 40-7-15 = 18 kPa (0,18 bar)

Sicherheitszuschlag für die Arbeitstoleranz (sofern der Durchfluss Q nicht überschätzt wurde):

Kvs = (1,1 bis 1,3). Kv = (1,1 bis 1,3) x 8,25 = 9,1 bis 10,7 m3/h
Aus der kommerziell hergestellten Reihe von Kv-Werten wählen wir den nächstliegenden Kvs-Wert aus, d. h. Kvs = 10 m3/h. Dieser Wert entspricht einem lichten Durchmesser von DN 25. Wenn wir ein Ventil mit einem Gewindeanschluss PN 16 aus Grauguss auswählen, erhalten wir eine Nummer (Bestellartikel) vom Typ:
RV 111 R 2331 16/150-25/T
und das entsprechende Laufwerk.

Bestimmung des hydraulischen Verlusts eines ausgewählten und berechneten Steuerventils bei voller Öffnung und gegebenem Durchfluss.

Daher muss der berechnete tatsächliche hydraulische Verlust der Steuerventile in der hydraulischen Berechnung des Netzwerks berücksichtigt werden.

und a muss mindestens 0,3 betragen. Die Prüfung hat ergeben, dass die Ventilauswahl den Bedingungen entspricht.

Warnung: Die Autorität eines Zweiwege-Steuerventils wird relativ zum Druckabfall über dem Ventil im geschlossenen Zustand berechnet, d. h. der vorhandene Abzweigdruck ∆p Zugang bei Nulldurchfluss und niemals relativ zum Pumpendruck ∆pPump, da durch den Einfluss von Druckverlusten in der Netzleitung bis zum Anschlusspunkt des geregelten Abzweigs. In diesem Fall gehen wir der Einfachheit halber davon aus

Regulatorische Einstellungskontrolle

Führen wir die gleiche Berechnung für den Mindestdurchfluss Qmin = 0,4 m3/h durch. Der Mindestdurchfluss entspricht den Druckverlusten , , .

Erforderliche regulatorische Einstellung

muss kleiner sein als das angegebene Stellverhältnis des Ventils r = 50. Die Berechnung erfüllt diese Bedingungen.

Typischer Regelkreisaufbau mit einem Zweiwege-Regelventil.

Besonderheiten bei der Berechnung eines Dreiwege-Mischventils

Gegeben:

mittel - Wasser, 90 °C,

statischer Druck an der Verbindungsstelle 600 kPa (6 bar),

∆pPumpe2 = 35 kPa (0,35 bar), ∆pRohr = 10 kPa (0,1 bar),

∆Wärmeaustausch = 20 kPa (0,2), Nenndurchfluss Qnom = 12 m3/h

Berechnung:

Sicherheitszuschlag für die Arbeitstoleranz (sofern der Durchfluss Q nicht überschätzt wurde):
Kvs = (1,1-1,3)xKv = (1,1-1,3)x53,67 = 59,1 bis 69,8 m3/h
Aus der serienmäßig hergestellten Reihe von Kv-Werten wählen wir den nächstliegenden Kvs-Wert aus, d. h. Kvs = 63 m3/h. Dieser Wert entspricht einem lichten Durchmesser von DN65. Wenn wir uns für ein Flanschventil aus Sphäroguss entscheiden, erhalten wir die Typ-Nr.
RV 113 M 6331 -16/150-65

Je nach Anforderung wählen wir dann den passenden Antrieb aus.

Ermittlung des tatsächlichen hydraulischen Verlusts des ausgewählten Ventils bei vollständiger Öffnung

Daher muss der berechnete tatsächliche hydraulische Verlust der Steuerventile in der hydraulischen Berechnung des Netzwerks berücksichtigt werden.

Achtung: Bei Dreiwegeventilen ist die Einhaltung einer Mindestdruckdifferenz die wichtigste Voraussetzung für einen fehlerfreien Betrieb
an den Anschlüssen A und B. Dreiwegeventile sind in der Lage, erhebliche Differenzdrücke zwischen den Anschlüssen A und B zu bewältigen, jedoch auf Kosten einer Verformung der Steuercharakteristik und damit einer Verschlechterung der Steuerfähigkeit. Daher empfehlen wir bei geringsten Zweifeln an der Druckdifferenz zwischen beiden Armaturen (z. B. wenn ein Dreiwegeventil ohne Druckkammer direkt an das Primärnetz angeschlossen ist) die Verwendung eines Zweiwegeventils in Verbindung mit a starre Schaltung für hochwertige Regelung.

Typische Steuerleitungsanordnung mit einem Dreiwege-Mischventil.

Nach Auswahl der Steuermethode und des Steuerventiltyps: Zweiwege- oder Dreiwegeventil, muss dieses richtig berechnet und ausgewählt werden. Die Berechnung und Auswahl des Regelventils hängt von der gewählten Regelmethode ab. Bei der Zweipunktregelung (mit elektrothermischem Antrieb) wird ein Regelventil mit einem Mindestdurchmesser bei gegebenem Wasserdurchfluss so gewählt, dass der Druckabfall darüber den maximalen Verlust von 25 kPa beim Kühlen und 15 kPa beim Heizen nicht überschreitet . Diese Werte können vom Hersteller angegeben werden. Die Auswahl erfolgt nach dem Nomogramm für das entsprechende Thermostatventil laut Hersteller; ein Beispiel für ein solches Nomogramm für ein Dreiwege-Regelventil der Firma Cazzaniga ist in Abb. 4.16. Das Diagramm zeigt auch gepunktete Linien um den Druckverlust an der Bypassleitung zu ermitteln. Berechnungsbeispiel: Gegeben: Wasserdurchfluss durch den Fan-Coil-Wärmetauscher (7 = 0,47 m 3 / Stunde. Der Druckverlust am Wärmetauscher beträgt 14,4 kPa. Wir akzeptieren ein Ventil mit einem Durchmesser von 15 mm (1/2") mit K v = 2 m 3 / Stunde. Druckverlust bei Direkthub AP = 4,7 kPa, bei Bypass - AP = 8,0 kPa. Bei Regelventilen mit stufenloser Regelung (mittels Fernbedienung und Thermostat oder mit Servoantrieb) die Qualität der Regelung , bestimmt durch die Entsprechung des Ventilhubs, hängt vom richtig ausgewählten Ventilsteuerventil und einem bestimmten erforderlichen Wasserdurchfluss durch das Ventil ab. Bei der Auswahl eines Steuerventils mit modulierender Steuerung verwenden Sie allgemeine Grundsätze unabhängig davon, wo das Ventil installiert ist: am Fan-Coil-Wärmetauscher, am Luftkühler oder Lufterhitzer der zentralen Klimaanlage.

Die Funktion des Regelventils wird durch den Durchflusswert Kv, m 3 /Stunde und die Durchflusskennlinie charakterisiert. Der bedingte Durchsatzkoeffizient ist gleich dem Flüssigkeitsdurchfluss durch das Ventil in m 3 /Stunde mit einer Dichte von 1000 kg/m 3 und einem Druckabfall darüber von 0,1 MPa (1 bar). Der bedingte Durchsatzkoeffizient wird durch die Formel bestimmt:

(3) wobei q der Volumenstrom der Flüssigkeit durch das Ventil ist, m 3 /Stunde; Ψ ist ein Koeffizient, der den Einfluss der Flüssigkeitsviskosität berücksichtigt und in Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl bestimmt wird:

(4) gemäß Anhang 4.17;
p – Flüssigkeitsdichte, kg/m3;
v ist die kinematische Viskosität der Flüssigkeit, die bei wässrigen Lösungen je nach Temperatur und Konzentration des gelösten Stoffes variiert, cm 2 /s; d - Nenndurchmesser des Ventils, mm; AP – Druckverlust am Steuerventil bei maximalem Flüssigkeitsdurchfluss, MPa.

Die Durchsatzcharakteristik ist die Abhängigkeit des relativen Durchsatzes von der Relativbewegung des Schiebers, wobei K v, K vy die tatsächlichen und bedingten Durchsatzkoeffizienten sind, m 3 / Stunde, S, S y der tatsächliche und bedingte Hub des Schiebers , mm. Dies wird manchmal als ideale Regelventilcharakteristik bezeichnet. Regelventile werden häufiger mit einer linearen Durchflusskennlinie hergestellt: (5)

Seltener gleicher Prozentsatz:

Echtes BildÄnderungen des Flüssigkeitsflusses durch das Ventil weichen vom Ideal ab und werden durch die Betriebscharakteristik des Ventils charakterisiert, die die Abhängigkeit des relativen Flüssigkeitsflusses vom Ventilhub ausdrückt. Sie wird durch die Parameter des kontrollierten Bereichs beeinflusst. Unter dem geregelten Abschnitt versteht man einen Abschnitt des Netzes, der ein technologisches Regelelement (Fan-Coil-Wärmetauscher, Luftkühler, Lufterhitzer), Rohrleitungen, Armaturen, Regelventil umfasst, dessen Druckabfall während des Regelvorgangs konstant bleibt oder schwankt innerhalb relativ kleiner Grenzen / 10 %. Der Druckabfall im geregelten Abschnitt ist die Summe des Druckabfalls am Steuerventil und des Druckabfalls an den übrigen Elementen des Prozessnetzwerks. Das Diagramm des geregelten Abschnitts und der Druckverteilung beim Einbau eines Zweiwegeventils ist in Abb. 4.12, beim Einbau eines Dreiwegeventils in Abb. 4.11. Einen wesentlichen Einfluss auf die Art der Strömungscharakteristik hat das Verhältnis des Druckabfalls über dem Ventil zum Druckabfall im Regelbereich; dieser Wert wird in der ausländischen und inländischen Literatur unterschiedlich bezeichnet: Regelkoeffizient, relativer Ventilwiderstand.

AP Wir bezeichnen die Beziehung -- = n. Abhängig vom Verhältnis n können Sie mehrere Betriebseigenschaften des Netzwerks konstruieren; ein Beispiel für eine solche Konstruktion ist in Abb. dargestellt. 4.18 a für ein Regelventil mit linearer Durchflusskennlinie, in Abb. 4.18 b für ein Regelventil mit gleichprozentiger (logarithmischer) Durchflusskennlinie. Wenn das Steuerventil schließt, ist der tatsächliche Flüssigkeitsdurchfluss durch das Ventil größer als der theoretische, und diese Abweichung ist größer als mehr Wert relativer Widerstand des Ventils Die ideale Kennlinie entspricht n = 1, wenn der Druckabfall im Netzwerk unendlich klein ist, in diesem Fall fallen Durchfluss und ideale Kennlinie zusammen. Die Betriebsströmungskennlinie weist bei n > 0,5 die geringste Abweichung von der Idealform auf. Daher muss der Druckabfall am Regelventil größer oder gleich der Hälfte des Gesamtdruckabfalls im geregelten Abschnitt oder größer oder gleich dem Druckabfall an den Prozessnetzwerkelementen sein:

Ein richtig ausgewähltes Ventil ist eines, das bei maximaler fließender Wassermenge vollständig geöffnet ist und bei dem diese Verhältnisse eingehalten werden. Ein ohne Berechnung geliefertes Wasserregelventil ist nach dem Einbau optisch an der Anlage zu erkennen. Der Querschnitt eines solchen Ventils stimmt in der Regel mit dem Querschnitt der Rohrleitung im geregelten Abschnitt (Steuerventil an einem Luftkühler oder Lufterhitzer einer zentralen Klimaanlage) überein. Ein richtig ausgewähltes Ventil hat einen Querschnitt, der kleiner ist als der Querschnitt der Rohrleitung.-

Reis. 4.18. Diagramme der Betriebsdurchflusskennlinien von Regelventilen mit linearer (a) und gleichprozentiger (b) Durchflusskennlinie

Die Auswahl eines Regelventils erfolgt nach dem Durchsatzkoeffizienten anhand des Nomogramms für das Regelventil des entsprechenden Herstellers. Ein Beispiel für ein solches Nomogramm für ein sitzendes Dreiwege-Regelventil VRG3 von Danfoss ist in Abb. dargestellt. 4.19.

Berechnungsbeispiel. Gegeben: Kältelast am Fan Coil Q x = 0,85 kW. Massenstrom von Wasser durch den Fan-Coil-Wärmetauscher

Dabei ist Qx die Kaltlast, kW. Δt – Temperaturunterschied des Kühlmittels am Einlass und Auslass des Gebläsekonvektors wird mit 5 °C angenommen.

Volumenwasserdurchfluss q = G/p = 146,2/1000 = 0,146 m 3 /Stunde Der Druckabfall im Wärmetauscher wird gemäß der Tabelle für den Delonghi FC10 Fan Coil ermittelt

Wir wählen ein Dreiwege-Regelventil gemäß Nomogramm so aus, dass der Druckabfall am Regelventil größer ist als der Druckabfall im Wärmetauscher, unter Berücksichtigung der Verlustspanne in Rohrleitungen und Absperrventilen: bei G = 146,2 kg/Stunde gemäß Nomogramm in Abb. 4.19. Wir ermitteln Kvs = 0,4 m3/Stunde eines Regelventils mit einem Durchmesser von R 1/2" (15 mm) und einen Druckverlust am Ventil A p = 15 kPa. Mit Kvs = 0,63 m 3 /Stunde Druckverlust am Ventil Ap = 5,8 kPa und das Druckverhältnis wird kleiner als 1 sein. Daher akzeptieren wir ein Ventil mit K vs = 0,4.

Reis. 4.19. Nomogramm zur Auswahl eines Dreiwege-Regelventils VRG3 von Danfoss (modulierende Regelung)

(Technische Universität)

Abteilung für APCP

Kursprojekt

„Berechnung und Auslegung eines Regelventils“

Abgeschlossen von: Student Gr. 891 Solntsev P.V.

Leiter: Syagaev N.A.

St. Petersburg 2003

1. Drosselklappenregler

Zum Transport von Flüssigkeiten und Gasen technologische Prozesse In der Regel werden Druckrohrleitungen verwendet. In ihnen bewegt sich die Strömung aufgrund des Drucks, der durch Pumpen (für Flüssigkeiten) oder Kompressoren (für Gase) erzeugt wird. Die Wahl der benötigten Pumpe bzw. des Kompressors erfolgt nach zwei Parametern: maximale Leistung und benötigter Druck.

Die maximale Produktivität wird durch die Anforderungen der technischen Vorschriften bestimmt, der zur Gewährleistung des maximalen Durchflusses erforderliche Druck wird nach den Gesetzen der Hydraulik berechnet, basierend auf der Streckenlänge, der Anzahl und den Werten der örtlichen Widerstände und der zulässigen Höchstgeschwindigkeit des Produkts in der Rohrleitung (für Flüssigkeiten – 2–3 m/s, für Gase – 20–30 m/s).

Die Änderung der Durchflussrate in einer Prozessleitung kann auf zwei Arten erfolgen:

Drosselung – Änderung des hydraulischen Widerstands der an der Rohrleitung installierten Drossel (Abb. 1a)

Bypassing – Änderung des hydraulischen Widerstands der Drossel, die an der Rohrleitung angebracht ist, die die Druckleitung mit der Saugleitung verbindet (Abb. 1b)

Die Wahl der Methode zur Änderung des Durchflusses hängt von der Art der verwendeten Pumpe oder des verwendeten Kompressors ab. Für die gängigsten Pumpen und Kompressoren der Branche können beide Methoden der Durchflussregelung eingesetzt werden.

Bei Verdrängerpumpen, wie z. B. Kolbenpumpen, ist nur ein Flüssigkeitsbypass zulässig. Eine Durchflussdrosselung ist für solche Pumpen nicht akzeptabel, weil Dies kann zum Ausfall der Pumpe oder Rohrleitung führen.

Bei Kolbenkompressoren kommen beide Regelungsarten zum Einsatz.

Die Änderung der Durchflussrate von Flüssigkeiten oder Gasen durch Drosselung ist die Hauptsteuerungsmaßnahme in automatischen Steuerungssystemen. Die zur Regulierung der Prozessparameter verwendete Drossel ist „ Aufsichtsbehörde ».

Das wichtigste statische Merkmal des Regelkörpers ist die Abhängigkeit des Durchflusses durch ihn vom Öffnungsgrad:

wobei q=Q/Q max – relativer Durchfluss

h=H/H max – relativer Verschlusshub des Regelkörpers

Diese Abhängigkeit heißt Strömungseigenschaften Regulierungsbehörde. Weil Die Regulierungsstelle ist Teil eines Rohrleitungsnetzes, das Abschnitte der Rohrleitung, Ventile, Rohrbögen, Steig- und Abstiegsabschnitte umfasst; ihre Strömungscharakteristik spiegelt tatsächlich das Verhalten des hydraulischen Systems „Regulierungsstelle + Rohrleitungsnetz“ wider. Daher unterscheiden sich die Strömungseigenschaften zweier identischer Steuerelemente, die an unterschiedlich langen Rohrleitungen installiert sind, erheblich voneinander.

Ein Merkmal einer Regulierungsbehörde, die unabhängig von ihren externen Verbindungen ist – „ Durchsatzcharakteristik" Diese Abhängigkeit von der relativen Kapazität der Regulierungsbehörde S von seiner relativen Entdeckung H, d.h.

wobei: s=K v /K vy – relative Kapazität

Weitere Indikatoren zur Auswahl einer Regulierungsbehörde sind: der Durchmesser ihrer Anschlussflansche Du, der maximal zulässige Druck Ru, die Temperatur T und die Eigenschaften des Stoffes. Der Index „y“ gibt den bedingten Wert der Indikatoren an, was durch die Unmöglichkeit erklärt wird, deren genaue Einhaltung für serielle Regulierungsbehörden sicherzustellen. Da die Durchflusscharakteristik des Reglers vom hydraulischen Widerstand des Rohrleitungsnetzes, in dem er eingebaut ist, abhängt, ist es notwendig, diese Charakteristik anpassen zu können. Regulierungsbehörden, die die Möglichkeit solcher Anpassungen zulassen, sind „ Steuerventile" Sie verfügen über massive oder hohlzylindrische Kolben, mit denen das Profil geändert werden kann, um die erforderlichen Durchflusseigenschaften zu erhalten. Um die Anpassung der Durchflusseigenschaften zu erleichtern, werden Ventile mit hergestellt verschiedene Arten Durchsatzcharakteristik: linear und gleichprozentig.

Bei Ventilen mit linearer Kennlinie ist die Erhöhung der Durchflusskapazität proportional zum Kolbenhub, d. h.

wobei: a der Proportionalitätskoeffizient ist.

Bei Ventilen mit gleichprozentiger Durchflusskennlinie ist die Kapazitätserhöhung proportional zum Kolbenhub und dem aktuellen Kapazitätswert, d. h.

ds=a*K v *dh (4)

Je größer der hydraulische Widerstand des Rohrleitungsnetzes ist, desto größer ist der Unterschied zwischen Durchsatz und Strömungseigenschaften. Verhältnis der Ventilkapazität zur Netzwerkkapazität – hydraulisches Modul des Systems:

n=K vy /K vT (5)

Mit Werten n>1,5 Ventile mit linearer Durchflusskennlinie sind aufgrund der Variabilität des Proportionalitätskoeffizienten ungeeignet A während des gesamten Kurses. Bei Regelventilen mit gleichprozentiger Durchflusskennlinie ist die Durchflusskennlinie bei Werten nahezu linear N von 1,5 bis 6. Da der Durchmesser der Prozessleitung Dt üblicherweise mit einer Reserve gewählt wird, kann es vorkommen, dass ein Regelventil mit gleichem oder ähnlichem Nenndurchmesser Dn eine Überkapazität und dementsprechend ein Hydraulikmodul aufweist. Um den Durchsatz des Ventils zu reduzieren, ohne seine Anschlussmaße zu verändern, produzieren Hersteller Ventile, die sich nur im Durchmesser des Sitzes Dc unterscheiden.

2. Aufgabe für ein Kursprojekt

Option Nr. 7

3. Berechnung von Regelventilen

1. Bestimmung der Reynolds-Zahl

, Wo - Durchflussrate bei maximalem Durchfluss

r=988,07 kg/m 3 (für Wasser bei 50 o C) [Tabelle. 2]

m=551*10 -6 Pa*s [Tabelle. 3]

Re > 10000, daher ist das Strömungsregime turbulent.

2. Bestimmung des Druckverlustes in einem Rohrleitungsnetz bei maximalem Durchfluss

, Wo , x Mvent =4,4, x Mcolen =1,05 [Tabelle. 4]

3. Bestimmung des Druckabfalls am Steuerventil bei maximalem Durchfluss

4. Ermittlung des berechneten Wertes der bedingten Kapazität des Regelventils:

, wobei h=1,25 - Sicherheitsfaktor

5. Auswahl eines Regelventils mit der nächsthöheren Leistung K Vy (nach K Vз und DN):

wählen Doppelsitz-Steuerventil aus Gusseisen 25 Std. 30 NM

bedingter Druck 1,6 MPa

bedingtes Bestehen 50 mm

bedingte Fähigkeit 40 m3/h

Durchsatzcharakteristik linear, gleichprozentig

Art der Aktion ABER

Material Grauguss

Temperatur der kontrollierten Umgebung -15 bis +300

6. Bestimmung der Kapazität des Pipelinenetzes

7. Bestimmung des hydraulischen Moduls des Systems

<1.5, следовательно выбираем регулирующий клапан с линейной пропускной характеристикой (ds=a*dh)

Koeffizient, der den Grad der Verringerung des Durchflussquerschnitts des Ventilsitzes relativ zum Durchflussquerschnitt der Flansche angibt K = 0,6 [Tabelle. 1]

4. Profilierung des Steuerventilkolbens

Durch die Herstellung einer speziell geformten Fensterfläche werden die erforderlichen Strömungseigenschaften des Regelventils sichergestellt. Das optimale Kolbenprofil wird durch Berechnung des hydraulischen Widerstands des Drosselpaars (Kolben – Sitz) als Funktion der relativen Öffnung des Steuerventils ermittelt.

8. Bestimmung des hydraulischen Widerstandskoeffizienten des Ventils

, Wo , V=2 für Doppelsitzventil

9. Bestimmung des hydraulischen Widerstandskoeffizienten des Steuerventils in Abhängigkeit vom relativen Hub des Kolbens

,wo h=0,1, 0,2,…,1,0 ,

x dr - hydraulischer Widerstandskoeffizient des Drosselklappenpaares x 0 =2,4 [Tabelle. 5]

10. Gemäß dem Zeitplan in [Abb. 5] wird der Wert a k für den relativen Querschnitt des Drosselpaares ermittelt

Der Wert von m wird mit der Formel angegeben:

.

Die Bestimmung neuer Werte von m wird fortgesetzt, bis der neue Maximalwert von m um weniger als 5 % vom vorherigen abweicht.