Taxa de transferência kvs. Especificações da válvula de controle

Diâmetro nominal da armadura. Este valor indica o diâmetro livre da armadura e é denominado diâmetro nominal. Um dos principais parâmetros das válvulas de controle. O valor kvs da armadura depende diretamente deste parâmetro. Na maioria das vezes, o diâmetro nominal é menor que o diâmetro da tubulação, o que permite economizar dinheiro, porém, ao calcular a válvula de controle, lembre-se das perdas no confusor e no difusor, que ocorrem antes e depois da válvula, respectivamente . Na Federação Russa, bem como em países a ex-URSS atualmente, você também pode encontrar a designação do diâmetro nominal como DN (diâmetro nominal). O diâmetro nominal é designado pelas letras DN ou DN com a adição do tamanho nominal em milímetros: por exemplo, o diâmetro nominal de 150 mm é designado por DN 150 (DN150).

Atitude regulatóriaé a razão entre a maior taxa de fluxo e a menor taxa de fluxo. Na prática, esta é a razão entre as taxas de fluxo reguladas mais alta e mais baixa (caso contrário, nas mesmas condições).

Vazamento máximo fechado também se refere aos parâmetros característicos da válvula. Para válvulas de controle dado valor frequentemente expressa como uma porcentagem da taxa de fluxo máxima (Kvs, Avs, Cvs), e as condições de teste são claramente definidas no padrão IEC 534-4-1982. Se o valor de vazamento for indicado, por exemplo, como 0,01% Kvs, isso significa que um máximo de um centésimo de um por cento dos Kvs (ou seja, 0,01 Kvs) do líquido de teste fluirá através desta válvula quando fechada nas condições de teste. Se este valor desempenha um papel importante no funcionamento do equipamento, deve-se entrar em contato com o fabricante para obter informações sobre suas condições de teste ou solicitar uma densidade maior se as capacidades técnicas deste tipo de válvula permitirem.

(Universidade Técnica)

Departamento de APHP

Projeto de curso

"Cálculo e projeto de uma válvula de controle"

Concluído: aluno gr. 891 Solntsev P.V.

Líder: Syagaev N.A.

São Petersburgo 2003

1. Corpos reguladores do acelerador

Para o transporte de líquidos e gases em processos tecnológicos via de regra, são usados tubos de pressão. Neles, o fluxo se move devido à pressão criada por bombas (para líquidos) ou compressores (para gases). A escolha da bomba ou compressor necessário é feita de acordo com dois parâmetros: desempenho máximo e pressão necessária.

A produtividade máxima é determinada pelos requisitos da regulamentação tecnológica, a pressão necessária para garantir a vazão máxima é calculada de acordo com as leis da hidráulica, com base no comprimento do percurso, o número e os valores das resistências locais e os velocidade máxima permitida do produto na tubulação (para líquidos - 2-3 m / s, para gases - 20 -30 m / s).

A alteração da taxa de fluxo no pipeline de processo pode ser realizada de duas maneiras:

estrangulamento - uma mudança na resistência hidráulica do estrangulamento instalado na tubulação (Fig.1a)

bypassing - alterando a resistência hidráulica do acelerador instalado na tubulação conectando a linha de descarga com a linha de sucção (Fig.1b)

A escolha de como alterar a taxa de fluxo é determinada pelo tipo de bomba ou compressor usado. Para as bombas e compressores mais comuns da indústria, ambos os métodos de controle de fluxo podem ser usados.

Para bombas de deslocamento positivo, como bombas de pistão, apenas o bypass de líquido é permitido. O estrangulamento do fluxo para tais bombas é inaceitável, porque isso pode causar danos à bomba ou à tubulação.

Para compressores alternativos, ambos os métodos de controle são usados.

Alterar a taxa de fluxo de líquido ou gás devido ao estrangulamento é a principal ação de controle em sistemas de controle automático. O estrangulamento usado para regular os parâmetros tecnológicos - " órgão regulador ».

A principal característica estática do corpo regulador é a dependência do fluxo através dele do grau de abertura:

onde q = Q / Q max - taxa de fluxo relativa

h = H / H max - curso relativo da porta do corpo regulador

Este vício é chamado característica de fluxoórgão regulador. Porque o regulador é uma parte da rede de dutos, que inclui seções de dutos, válvulas, curvas e curvas de dutos, seções ascendentes e descendentes, sua característica de fluxo realmente reflete o comportamento do sistema hidráulico "regulador + rede de dutos". Portanto, as características de fluxo de dois corpos reguladores idênticos instalados em dutos de comprimentos diferentes serão significativamente diferentes um do outro.

A característica do órgão regulador, independente de suas conexões externas - " característica de fluxo" Esta dependência da capacidade de fluxo relativa do órgão regulador s de sua descoberta relativa h, ou seja,

onde: s = K v / K vy - taxa de transferência relativa

Outros indicadores usados para selecionar um corpo regulador são: o diâmetro de seus flanges de conexão DN, a pressão máxima permitida PN, a temperatura T e as propriedades da substância. O índice “y” indica o valor condicional dos indicadores, o que se explica pela impossibilidade de garantir sua exata observância por órgãos reguladores seriais. Como a característica de vazão do corpo regulador depende da resistência hidráulica da rede de dutos na qual está instalado, é necessário poder corrigir essa característica. Autoridades reguladoras que permitem tal ajuste - “ válvulas de controle" Eles têm êmbolos cilíndricos sólidos ou vazados que permitem uma mudança no perfil para obter a característica de fluxo necessária. tipos diferentes características de rendimento: linear e porcentagem igual.

Para válvulas com uma característica linear, o aumento no fluxo é proporcional ao curso da válvula, ou seja,

onde: a - coeficiente de proporcionalidade.

Para válvulas com característica de fluxo de porcentagem igual, o aumento largura de banda proporcional ao curso do êmbolo e ao valor atual da capacidade, ou seja,

ds = a * K v * dh (4)

A diferença entre o fluxo e as características do fluxo é quanto maior for a resistência hidráulica da rede de dutos. A relação entre a capacidade da válvula e a capacidade da rede - módulo hidráulico do sistema:

n = K vy / K vT (5)

Com valores n> 1,5 válvulas com características de fluxo linear tornam-se inutilizáveis devido à variabilidade do fator proporcional uma ao longo de toda a volta. Para válvulas de controle com característica de fluxo de porcentagem igual, a característica de fluxo é quase linear nos valores n de 1,5 a 6. Uma vez que o diâmetro da tubulação de processo Дт é normalmente selecionado com uma margem, pode acontecer que uma válvula de controle com o mesmo diâmetro nominal DN ou semelhante tenha uma capacidade excedente e, consequentemente, um módulo hidráulico. Para reduzir o rendimento da válvula sem alterar suas dimensões de conexão, as fábricas produzem válvulas que diferem apenas no diâmetro da sede Ds.

2. Tarefa para o projeto do curso

Opção número 7

3. cálculo das válvulas de controle

1. Determinação do número de Reynolds

, Onde

- taxa de fluxo na taxa de fluxo máxima

r = 988,07 kg / m 3 (para água a 50 o C) [tabela. 2]

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

Re> 10000, portanto, o regime de fluxo é turbulento.

2. Determinação da perda de pressão na rede de dutos na taxa de fluxo máxima

, Onde

, x Mvent = 4,4, x Mkalen = 1,05 [guia. 4]

3. Determinação da pressão diferencial através da válvula de controle na taxa de fluxo máxima

4. Determinação do valor calculado da capacidade nominal da válvula de controle:

, onde h = 1,25 é o fator de segurança

5. Seleção da válvula de controle com o rendimento mais alto mais próximo K Vy (de acordo com K Vz e DN):

escolher válvula de controle de ferro fundido de dupla sede 25 h30nzhM

pressão nominal 1,6 Mpa

passagem condicional 50 mm

rendimento condicional 40 m3 / h

característica de fluxo linear, porcentagem igual

tipo de ação MAS

material ferro fundido cinzento

temperatura do meio controlado de –15 a +300

6. Determinação da taxa de transferência da rede de dutos

7. Determinação do módulo hidráulico do sistema

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

Coeficiente que mostra o grau de redução da área de fluxo da sede da válvula em relação à área de fluxo dos flanges K = 0,6 [tabela. 1]

4. perfilando o êmbolo da válvula de controle

A característica de fluxo necessária da válvula de controle é garantida pela fabricação de um formato especial da superfície da janela. O perfil ideal do obturador é obtido calculando a resistência ao fluxo do par borboleta (sede do obturador) em função da abertura relativa da válvula de controle.

8. Determinação do coeficiente de resistência hidráulica da válvula

, Onde

, B = 2 para válvula de duas sedes

9. Determinação do coeficiente de resistência hidráulica da válvula de controle, dependendo do curso relativo do êmbolo

, onde h = 0,1, 0,2, ..., 1,0,

x dr - coeficiente de resistência hidráulica do par borboleta da válvula x 0 = 2,4 [tabela. 5]

10. De acordo com o gráfico da [Fig. 5] o valor de a k é determinado para a seção relativa do par de aceleração

O valor de m é especificado pela fórmula:

A determinação de novos valores de m continua até que o novo valor máximo de m difira do anterior em menos de 5%.

Há uma opinião de que a seleção de uma válvula de três vias não requer cálculos preliminares. Esta opinião é baseada na suposição de que o fluxo total através da porta AB é independente do curso e é sempre constante. Na verdade, o fluxo através da porta comum AB flutua dependendo do curso da haste, e a amplitude da flutuação depende da autoridade da válvula de três vias na seção regulada e sua característica de fluxo.

Método para calcular uma válvula de três vias

Cálculo de uma válvula de três vias execute na seguinte sequência:

1. Seleção das características ideais de vazão.
2. Determinação da capacidade de regulação (autoridade da válvula).
3. Determinação da vazão e diâmetro nominal.
4. Seleção do acionamento elétrico da válvula de controle.
5. Verifique se há ruído e cavitação.

Selecionando uma característica de fluxo

A dependência do fluxo através da válvula no curso da haste é chamada de característica de fluxo. O tipo de característica de fluxo determina a forma do obturador e da sede da válvula. Uma vez que uma válvula de três vias tem dois fechos e duas sedes - ela também tem duas características de fluxo, a primeira designa a característica direta - (A-AB), e a segunda ao longo da perpendicular - (B-AB).

Linear / linear... A vazão total pelo ramal AB é constante apenas quando a autoridade da válvula é igual a 1, o que é praticamente impossível de garantir. O funcionamento de uma válvula de três vias com autoridade igual a 0,1 acarretará em oscilações na vazão total ao movimentar a haste, na faixa de 100% a 180%. Portanto, as válvulas com uma característica linear / linear são usadas em sistemas que são insensíveis a flutuações de fluxo ou em sistemas com uma autoridade de válvula de pelo menos 0,8.

Logarítmico / logarítmico... As flutuações mínimas no fluxo total através da porta AB em válvulas de três vias com uma característica de fluxo logarítmica / logarítmica são observadas com uma autoridade de válvula de 0,2. Ao mesmo tempo, uma diminuição na autoridade em relação ao valor especificado aumenta e um aumento diminui o fluxo total através do tubo ramificado AB. A flutuação na taxa de fluxo na faixa de autoridades de 0,1 a 1 é de + 15% a -55%.

Logarítmico / linear... Válvulas de três vias com característica de fluxo logarítmico / linear são usadas se a regulação de acordo com diferentes leis for necessária nos anéis de circulação que passam pelas conexões A-AB e B-AB. A estabilização da taxa de fluxo durante o movimento da haste da válvula ocorre com uma autoridade igual a 0,4. A flutuação do fluxo total através do tubo ramificado AB no intervalo de autoridades de 0,1 a 1 é de + 50% a -30%. Válvulas de controle com característica de fluxo logarítmico / linear são amplamente utilizadas em unidades de controle para sistemas de aquecimento e trocadores de calor.

Autoridade de cálculo

Autoridade de válvula de três viasé igual à razão entre a perda de pressão na válvula e a perda de pressão na válvula e na seção regulada. O valor de autoridade para válvulas de 3 vias determina a faixa de variação no fluxo total através da porta AB.

Um desvio de 10% da taxa de fluxo instantâneo através da porta AB durante o movimento da haste é alcançado com os seguintes valores de autoridade:

A + = (0,8-1,0) - para válvula com característica linear / linear.
A + = (0,3-0,5) - para uma válvula com uma característica logarítmica / linear.
A + = (0,1-0,2) - para uma válvula com uma característica logarítmica / logarítmica.

Cálculo de largura de banda

A dependência da perda de carga na válvula com o fluxo através dela é caracterizada pelo coeficiente Kvs. O valor Kvs é numericamente igual ao fluxo em m³ / h através de uma válvula totalmente aberta, na qual a queda de pressão na válvula é de 1 bar. Como regra, o valor Kvs de uma válvula de três vias é o mesmo para os cursos A-AB e B-AB, mas existem válvulas com capacidades diferentes para cada um dos cursos.

Sabendo que quando a taxa de fluxo muda "n" vezes, a perda de carga através da válvula muda "n²" vezes, não é difícil determinar os Kvs necessários da válvula de controle substituindo a taxa de fluxo calculada e a perda de carga na equação. Da nomenclatura, uma válvula de três vias é selecionada com o valor mais próximo do fator de capacidade ao valor obtido como resultado do cálculo.

Seleção de acionamento elétrico

O atuador elétrico é compatível com a válvula de três vias previamente selecionada. Recomenda-se selecionar atuadores elétricos da lista de dispositivos compatíveis especificados nas características da válvula, prestando atenção a:

As juntas entre o atuador e a válvula devem ser compatíveis.
O deslocamento da haste do atuador deve ser pelo menos o deslocamento da haste da válvula.
Dependendo da inércia do sistema controlado, drives com diferentes velocidades de operação devem ser usados.
A força de fechamento do atuador determina a queda de pressão máxima através da válvula na qual o atuador pode fechá-la.
Um e o mesmo atuador elétrico fornece o fechamento de uma válvula de mistura de três vias e de compartilhamento de fluxo em diferentes quedas de pressão.
A tensão de alimentação e o sinal de controle do atuador devem corresponder à tensão de alimentação e o sinal de controle do controlador.
Válvulas rotativas de três vias são usadas com atuadores rotativos e válvulas globo com atuadores elétricos lineares.

Cálculo para a possibilidade de cavitação

Cavitação - formação de bolhas de vapor no fluxo de água, que se manifesta quando a pressão cai abaixo da pressão de saturação do vapor d'água. A equação de Bernoulli descreve o efeito de aumentar a taxa de fluxo e diminuir a pressão nela, o que ocorre quando a área de fluxo é estreitada. A área de fluxo entre o plugue e a sede da válvula de três vias é a constrição na qual a pressão pode cair para a pressão de saturação e o local onde a cavitação é mais provável de ocorrer. As bolhas de vapor são instáveis, aparecem abruptamente e também desmoronam abruptamente, o que leva à corrosão das partículas de metal do obturador da válvula, o que inevitavelmente causará seu desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação leva a um aumento no ruído operacional da válvula.

Os principais fatores que influenciam a ocorrência de cavitação:

Temperatura da água - quanto mais alta, maior a probabilidade de cavitação.

A pressão da água está na frente da válvula de controle, quanto mais alta, menor é a probabilidade de cavitação.

Perdas de pressão permitidas - quanto mais altas, maior a probabilidade de cavitação. Deve-se notar aqui que na posição da válvula próxima ao fechamento, a pressão estrangulada através da válvula tende para a pressão disponível na seção regulada.

A característica de cavitação de uma válvula de três vias é determinada pelas características do elemento de estrangulamento da válvula. O coeficiente de cavitação é diferente para diferentes tipos de válvulas de controle e deve ser indicado em suas características técnicas, mas como a maioria dos fabricantes não indica esse valor, o algoritmo de cálculo inclui uma faixa dos coeficientes de cavitação mais prováveis.

O teste de cavitação pode produzir o seguinte resultado:

"Não" - definitivamente não haverá cavitação.
“Possível” - a cavitação é possível em válvulas de alguns projetos, é recomendado alterar um dos fatores de influência descritos acima.
"Sim" - a cavitação definitivamente será, altere um dos fatores que afetam a ocorrência de cavitação.

Cálculo de geração de ruído

Altas taxas de fluxo na entrada de uma válvula de 3 vias podem causar altos níveis de ruído. Para a maioria das salas nas quais as válvulas de controle estão instaladas, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB (A), o que corresponde a uma velocidade no tubo de entrada da válvula de cerca de 3m / s. Portanto, ao selecionar uma válvula de três vias, não é recomendado exceder a velocidade especificada.

), dentro do qual há um recipiente de fole preenchido com um meio de trabalho (gás, líquido, sólido) com um alto coeficiente de expansão volumétrica. Quando a temperatura do ar ao redor do fole muda, o fluido de trabalho se expande ou se contrai, deformando o fole que, por sua vez, atua sobre a haste da válvula, abrindo-a ou fechando-a ( arroz. 1).

Arroz. 1. Esquema da válvula termostática

A principal característica hidráulica de uma válvula termostática é a capacidade de fluxo Kv... Esta é a taxa de fluxo de água que a válvula consegue passar por si mesma com uma queda de pressão de 1 bar nela. Índice " V»Indica que o coeficiente está relacionado à vazão volumétrica horária e é medido em m 3 / h. Conhecendo a vazão da válvula e o fluxo de água por ela, você pode determinar a perda de pressão na válvula pela fórmula:

Δ P k = ( V / K v) 2 · 100, kPa.

As válvulas reguladoras, dependendo do grau de abertura, têm diferentes capacidades de fluxo. A capacidade de uma válvula totalmente aberta é indicada por Kvs... A perda de pressão através de uma válvula termostática do radiador em cálculos hidráulicos, como regra, não é determinada na abertura total, mas para uma certa banda proporcional - X p.

X p é a zona de operação da válvula termostática na faixa da temperatura do ar no fechamento total (ponto S no gráfico de controle) até o valor definido pelo usuário do desvio de temperatura permitido. Por exemplo, se o coeficiente Kv dado em X p = S- 2, e o termoelemento é colocado em uma posição que a uma temperatura do ar de 22 ˚С a válvula seja completamente fechada, então este coeficiente corresponderá à posição da válvula a uma temperatura ambiente de 20 С.

Portanto, podemos concluir que a temperatura do ar na sala oscilará entre 20 e 22 ˚С. Indicador Xp afeta a precisão da manutenção da temperatura. No Xp = (S- 1) o intervalo de manutenção da temperatura do ar interno será de 1 ˚С. No Xp = (S- 2) - faixa 2 ˚С. Zona X p = ( S- max) caracteriza o funcionamento da válvula sem elemento termossensível.

De acordo com GOST 30494-2011 “Edifícios residenciais e públicos. Parâmetros do microclima interno ", durante o período de frio do ano na sala as temperaturas ótimas ficam na faixa de 20 a 22 ˚С, ou seja, a faixa de manutenção da temperatura nas instalações residenciais dos edifícios deve ser de 2 ˚С. Assim, para o cálculo de edificações residenciais, é necessário selecionar os valores da vazão em Xp = (S – 2).

Arroz. 2. Válvula termostática VT.031

No arroz. 3 mostra os resultados do teste de bancada ( arroz. 2) com elemento termostático VT.5000 com valor definido "3". Ponto S no gráfico, é o ponto de fechamento teórico da válvula. Essa é a temperatura na qual a válvula apresenta uma vazão tão baixa que pode ser considerada praticamente fechada.

Arroz. 3. Programação de fechamento da válvula VT.031 com termopar VT.5000 (pos. 3) a uma queda de pressão de 10 kPa

Como pode ser visto no gráfico, a válvula fecha a 22 ° C. Conforme a temperatura do ar cai, o rendimento da válvula aumenta. O gráfico mostra os valores do fluxo de água através da válvula a uma temperatura de 21 ( S- 1) e 22 ( S- 2) ˚С.

V aba. 1 os valores de passaporte da taxa de transferência da válvula termostática VT.031 em vários Xp.

Tabela 1. Valores de passaporte da vazão da válvula VT.031

As válvulas são testadas em uma bancada especial mostrada na arroz. 4... Durante os testes, uma queda de pressão constante na válvula é mantida a 10 kPa. A temperatura do ar é simulada por meio de um banho-maria termostático, no qual a cabeça térmica é imersa. A temperatura da água no banho aumenta gradativamente, enquanto o fluxo de água pela válvula é registrado até que ela seja completamente fechada.

Arroz. 4. Testes de bancada da válvula VT.032 para rendimento de acordo com GOST 30815-2002

Além dos valores da capacidade de fluxo, as válvulas termostáticas são caracterizadas por um indicador como a queda de pressão máxima. Essa é uma queda de pressão na válvula, na qual ela retém as características de controle do passaporte, não cria ruído e também na qual todos os elementos da válvula não estarão sujeitos a desgaste prematuro.

Dependendo do projeto, as válvulas termostáticas têm diferentes pressões diferenciais máximas. A maioria das válvulas termostáticas do radiador no mercado tem essa característica de 20 kPa. Ao mesmo tempo, de acordo com a cláusula 5.2.4 do GOST 30815-2002, a temperatura na qual a válvula fecha, na queda de pressão máxima, não deve diferir da temperatura de fechamento em uma queda de pressão de 10 kPa em mais de 1 ˚ С.

Do gráfico para arroz. 5 pode-se observar que a válvula VT.031 fecha a 22 ˚С com uma queda de pressão de 10 kPa e termelemento com ajuste "3".

Arroz. 5. Diagramas de fechamento da válvula VT.031 com termopar VT.5000 a uma queda de pressão de 10 kPa (linha azul) e 100 kPa (linha vermelha)

A uma pressão diferencial de 100 kPa, a válvula fecha a uma temperatura de 22,8 ° C. O efeito da pressão diferencial é de 0,8 ° C. Assim, em condições reais de operação de tal válvula com quedas de pressão de 0 a 100 kPa, quando o termoelemento é ajustado para o número "3", a faixa de temperatura de fechamento da válvula será de 22 a 23 ˚С.

Se, em condições reais de operação, a queda de pressão na válvula aumentar mais do que o máximo, a válvula pode criar um ruído inaceitável e suas características serão significativamente diferentes das do passaporte.

O que causa o aumento da queda de pressão na válvula termostática durante a operação? O fato é que em sistemas modernos de aquecimento de dois tubos, a vazão do refrigerante no sistema muda constantemente, dependendo do consumo de calor atual. Alguns termostatos abrem, outros fecham. Uma mudança nas taxas de fluxo entre as seções leva a uma mudança na distribuição de pressão.

Por exemplo, considere o esquema mais simples ( arroz. 6) com dois radiadores. Uma válvula termostática é instalada na frente de cada radiador. Uma válvula de controle está localizada na linha comum.

Arroz. 6. Esquema de projeto com dois radiadores

Vamos supor que a perda de pressão em cada válvula termostática é de 10 kPa, a perda de pressão na válvula é de 90 kPa, a taxa de fluxo total do líquido refrigerante é 0,2 m 3 / heo fluxo do líquido refrigerante através de cada radiador é 0,1 m 3 / h. Nós negligenciamos a perda de pressão nos dutos. A perda total de pressão neste sistema é de 100 kPa e é mantida constante. A hidráulica de tal sistema pode ser representada pelo seguinte sistema de equações:

Onde V o - consumo total, m 3 / h, V p é o fluxo através dos radiadores, m 3 / h, kv- vazão da válvula, m 3 / h, kv Desde a - vazão de válvulas termostáticas, m 3 / h, Δ Pв - queda de pressão através da válvula, Pa, Δ P porque - queda de pressão na válvula termostática, Pa.

Arroz. 7. Esquema de projeto com um radiador desconectado

Suponha que na sala onde o radiador superior está instalado, a temperatura aumentou e a válvula termostática bloqueou completamente o fluxo do refrigerante através dela ( arroz. 7) Nesse caso, todo o fluxo passará apenas pelo radiador inferior. A queda de pressão no sistema é expressa pela seguinte fórmula:

onde V o ′ é a vazão total no sistema depois que uma válvula termostática é desligada, m 3 / h, V p ′ é a vazão do refrigerante através do radiador, neste caso será igual à vazão total avaliar; m 3 / h.

Se levarmos em conta que a queda de pressão se mantém constante (igual a 100 kPa), então é possível determinar a vazão que será estabelecida no sistema após o desligamento de um dos radiadores.

A perda de pressão através da válvula diminuirá conforme o fluxo total através da válvula diminuiu de 0,2 para 0,17 m 3 / h. Ao contrário, a perda de pressão através da válvula termostática aumentará, porque o fluxo através dela aumentou de 0,1 para 0,17 m 3 / h. A perda de pressão através da válvula e válvula termostática é:

A partir dos cálculos acima, pode-se concluir que a queda de pressão através da válvula termostática do radiador inferior ao abrir e fechar a válvula termostática do radiador superior irá variar de 10 a 30,8 kPa.

Mas o que acontecerá se ambas as válvulas bloquearem o fluxo do refrigerante? Nesse caso, a perda de pressão através da válvula será zero, uma vez que não haverá movimento do refrigerante através dela. Consequentemente, a diferença de pressão a montante do carretel / a jusante do carretel em cada válvula do radiador será igual à altura manométrica disponível e será de 100 kPa.

Se forem utilizadas válvulas com uma pressão diferencial permitida inferior a este valor, a válvula pode abrir, embora não haja necessidade real para isso. Portanto, a queda de pressão na seção regulada da rede deve ser menor do que a queda de pressão máxima permitida em cada termostato.

Suponha que em vez de dois radiadores, um conjunto de radiadores seja instalado no sistema. Se em algum ponto todos os termostatos, exceto um, fecharem, a perda de pressão através da válvula tenderá para 0 e a queda de pressão através da válvula termostática aberta tenderá para a altura manométrica disponível, isto é, em nosso exemplo, para 100 kPa.

Neste caso, a taxa de fluxo do refrigerante através de um radiador aberto tenderá para o valor:

Ou seja, no caso mais desfavorável (se apenas um dos muitos radiadores permanecer aberto), a vazão em um radiador aberto mais do que triplicará.

Quanto a potência do aquecedor muda com esse aumento no consumo? Dissipação de calor Q o radiador seccional é calculado pela fórmula:

Onde Q n - potência nominal do aquecedor, W, Δ t Quarta - temperatura média do aquecedor, ˚С, tв - temperatura interna do ar, ˚С, V pr é a taxa de fluxo do refrigerante através do aquecedor, n- coeficiente de dependência da transferência de calor com a temperatura média do dispositivo, p- coeficiente de dependência da transferência de calor na vazão do refrigerante.

Suponha que o aquecedor tenha uma saída de calor nominal Q n = 2900 W, os parâmetros calculados do refrigerante são 90/70 ˚С. Os coeficientes do radiador são aceitos: n= 0,3, p = 0,015. Durante o período de projeto, a uma taxa de fluxo de 0,1 m 3 / h, tal aquecedor terá a seguinte energia:

Para descobrir a potência do dispositivo em Vр '' = 0,316 m³⁄h, é necessário resolver o sistema de equações:

Pelo método das aproximações sucessivas, obtemos a solução deste sistema de equações:

Assim, podemos concluir que no sistema de aquecimento nas condições mais desfavoráveis, quando todos os dispositivos de aquecimento, exceto um, estão fechados na área, a queda de pressão através da válvula termostática pode aumentar até a pressão disponível. No exemplo dado, com uma altura manométrica disponível de 100 kPa, a vazão triplicará, enquanto a potência do dispositivo aumentará apenas 17%.

Um aumento na potência do aquecedor levará a um aumento na temperatura do ar na sala aquecida, o que, por sua vez, fará com que a válvula termostática feche. Assim, as flutuações na pressão diferencial através da válvula termostática durante a operação dentro do valor diferencial máximo especificado são aceitáveis e não levarão ao mau funcionamento do sistema.

De acordo com GOST 30815-2002, a queda de pressão máxima através da válvula termostática é determinada pelo fabricante a fim de cumprir os requisitos de ausência de ruído e preservação das características de controle. No entanto, a fabricação de uma válvula com uma ampla faixa de quedas de pressão permitidas está associada a certas dificuldades de projeto. Requisitos especiais também são impostos à precisão da fabricação de peças de válvula.

A maioria dos fabricantes produz válvulas com uma pressão diferencial máxima de 20 kPa.

A exceção são as válvulas VALTEC VT.031 e VT.032 () com uma pressão diferencial máxima de 100 kPa ( arroz. oito) e válvulas Giacomini série R401-403 com uma pressão diferencial máxima de 140 kPa ( arroz. 9).

Arroz. 8. Características técnicas das válvulas de radiador VT.031, VT.032

Arroz. 9. Fragmento da descrição técnica da válvula termostática Giacomin R403

Arroz. 10. Fragmento da descrição técnica da válvula termostática

Ao estudar a documentação técnica, é preciso ter cuidado, pois alguns fabricantes adotaram a prática dos banqueiros - inserir pequenos textos nas notas.

No arroz. 10é apresentado um trecho da descrição técnica de um dos tipos de válvula termostática. A coluna principal indica o valor da queda de pressão máxima de 0,6 bar (60 kPa). No entanto, há uma observação na nota de rodapé que a faixa operacional real da válvula é limitada a apenas 0,2 bar (20 kPa).

Arroz. 11. Carretel da válvula termostática com fixação axial da vedação

A limitação é causada pelo ruído gerado na válvula em altas quedas de pressão. Como regra, isso se aplica a válvulas com um design de carretel desatualizado, em que a borracha de vedação é simplesmente fixada no centro com um rebite ou parafuso ( arroz. onze).

Em grandes quedas de pressão, o selo de tal válvula começa a vibrar devido à adesão incompleta à placa do carretel, causando ondas acústicas (ruído).

O aumento da queda de pressão permissível nas válvulas VALTEC e Giacomini é obtido devido a um design fundamentalmente diferente dos conjuntos de carretéis. Em particular, as válvulas VT.031 usam um êmbolo de carretel de latão "forrado" com elastômero EPDM ( arroz. 12).

Arroz. 12. Vista do conjunto do carretel da válvula VT.031

Agora, o desenvolvimento de válvulas termostáticas com uma ampla gama de quedas de pressão de operação é uma das tarefas prioritárias de especialistas em muitas empresas.

Recomenda-se determinar o coeficiente de capacidade da válvula termostática com base na faixa de temperatura permitida da sala tripulada. Por exemplo, para salas de estar de acordo com GOST 30494-2011, os parâmetros ideais do ar interno estão na faixa de 20–22 ˚С. Nesse caso, o valor Kv é obtido em Xp = S - 2.
Em salas da categoria 3a (salas com grande presença de pessoas, nas quais as pessoas estão principalmente sentadas sem roupas de passeio), a faixa de temperatura ideal é de 20–21 ˚С. Para essas premissas, o valor Kv é recomendado para ser tomado em Xp = S - 1.
Dispositivos (válvulas de desvio ou reguladores de pressão diferencial) devem ser instalados nos anéis de circulação do sistema de aquecimento para limitar a queda de pressão máxima, de modo que a queda de pressão na válvula não exceda o valor nominal máximo.

Aqui estão alguns exemplos de seleção e instalação de dispositivos para limitar a queda de pressão na área com válvulas termostáticas.

Exemplo 1. Perda de pressão estimada no sistema de aquecimento do apartamento ( arroz. Treze), incluindo válvulas termostáticas, é de 15 kPa. A pressão diferencial máxima nas válvulas termostáticas é de 20 kPa (0,2 bar). A perda de pressão no coletor, incluindo a perda em medidores de calor, válvulas de balanceamento e outros acessórios, é considerada como sendo de 8 kPa. Como resultado, a queda de pressão no coletor é de 23 kPa.

Se você instalar um regulador de pressão diferencial ou uma válvula de desvio a montante do coletor, então se todas as válvulas termostáticas neste ramal fecharem, a diferença entre elas será de 23 kPa, que excede o valor do passaporte (20 kPa). Assim, neste sistema, um regulador de pressão diferencial ou válvula de bypass deve ser instalado em cada saída a jusante do manifold, e deve ser ajustado para uma pressão diferencial de 15 kPa.

Arroz. 13. Esquema por exemplo 1

Exemplo. 2... Se aceitarmos não um beco sem saída, mas um sistema radial de aquecimento de apartamentos ( arroz. 14), então a perda de pressão nele será muito menor. No exemplo dado de um sistema de feixe coletor, as perdas em cada circuito do radiador são de 4 kPa. A perda de pressão no coletor de apartamento é considerada como sendo 3 kPa e a perda de pressão no coletor de andar é de 8 kPa.

Nesse caso, o regulador de pressão diferencial pode ser posicionado em frente ao coletor de piso e ajustado para uma pressão diferencial de 15 kPa. Tal esquema permite reduzir o número de reguladores de pressão diferencial e reduzir significativamente o custo do sistema.

Arroz. 14. Esquema por exemplo 2

Exemplo 3. Nesta versão, eles são usados com uma pressão diferencial máxima de 100 kPa ( arroz. 15) Como no primeiro exemplo, vamos supor que a perda de pressão no sistema de aquecimento do apartamento seja de 15 kPa. A perda de pressão no nó de entrada do apartamento (estação do apartamento) é de 7 kPa. A queda de pressão em frente à estação de apartamentos é de 23 kPa. Em um prédio de dez andares, o comprimento total de um par de risers do sistema de aquecimento pode ser da ordem de 80 m (soma dos dutos de abastecimento e retorno).

Arroz. 15. Esquema, por exemplo

Com uma perda de pressão linear média no riser de 300 Pa / m, a perda de pressão total no riser é de 24 kPa. Segue-se que a queda de pressão na base dos risers será de 47 kPa, que é menor do que a queda de pressão máxima permitida na válvula.

Se você definir o regulador para uma pressão diferencial em um riser e configurá-lo para uma pressão de 47 kPa, mesmo quando todas as válvulas do radiador conectadas a esse riser estiverem fechadas, a queda de pressão entre eles será inferior a 100 kPa.

Assim, é possível reduzir significativamente o custo do sistema de aquecimento instalando em vez de dez reguladores de pressão diferencial em cada andar, um regulador na base dos risers.