Trójdrogowe zawory Trójdrogowe zawory regulacyjne regulacyjne

Trójdrogowe zawory Trójdrogowe zawory

regulacyjne regulacyjne

Wykład 5

Wykład 5

۰ Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

Vs[m3/h] – obliczeniowy strumień objętości wody, [bar]– strata ciśnienia na zaworze

regulacyjnym całkowicie otwartym, dla założonej wartości autorytetu zaworu a (kryterium dławienia).

• Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym Δp^Z100min ≥ 0.1 bar

S 100

Z

p

a 1

p a  

 



Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych - powtórka

100 Z S

VS

p

K V

 

Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych - Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych -

powtórka powtórka

Autorytet zaworów przelotowych (kryterium dławienia zaworu) jest definiowany jako

• gdzie:

strata ciśnienia na zaworze całkowicie otwartym,

strata ciśnienia w sieci przewodów obwodu regulacji.

Przy stałoprocentowej charakterystyce zaworu jako wielkość orientacyjną przyjmuje się autorytet zaworu a = 0,3 do 0,5.

Jest to zakres wartości, dla którego uzyskuje się dopuszczalny zakres wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji zawór–wymiennik a tym samym dobrą jakość regulacji.

s z

z

p p

a p







 

100 100



 p



 p

Metoda wymiarowania zaworów na podstawie kryterium minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji - powtórka - powtórka

Współczynnik wzmocnienia

Współczynnik przenoszenia k^w

• Charakterystyki statyczne: a – zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b – wymiennika ciepła, c – wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt regulacji)

h/h_s m a h

m/m_s

Q/Q_s

m b Q

h/h_s h ^Q/Qs

m

Q/Q_s

h k_s Q



 

) 1 /

(

) /

(

100 100 100







 const

h h d

Q Q d k

k k

S S W

c

Optymalne wartości współczynnika autorytetu zaworu Optymalne wartości współczynnika autorytetu zaworu przelotowego wyznaczony metodą minimalizacji wahań przelotowego wyznaczony metodą minimalizacji wahań

współczynnika wzmocnienia współczynnika wzmocnienia

a^v- współczynnik autorytetu zaworu,

a- parametr obliczeniowy wymiennika,

Dla a=0.48 wymiennika z wykresu można odczytać optymalny autorytet zaworu stałoprocentowego av= 0.30 oraz dopuszczalny maksymalny av= 0.80

Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej

Zawór trójdrogowy: a) mieszający, b) rozdzielający

Charakterystyka zaworów trójdrogowych Charakterystyka zaworów trójdrogowych

Cechą charakterystyczną zaworów trójdrogowych jest to, że powierzchnia przekroju zmienia się w gniazdach (dwa gniazda) w przeciwnych kierunkach.

Strumienie na drodze A i B są zmienne (od 0 do 100%) a strumień na drodze AB zmienia się w ograniczonym zakresie (nie więcej niż ± 10%).

Strumień A służy do regulacji mocy (temperatury),

wpływa na kształt charakterystyki obiektu regulacji

zawór-wymiennik.

Sposoby montażu zaworów trójdrogowych Sposoby montażu zaworów trójdrogowych

W układzie hydraulicznym z zaworem trójdrogowym można wyróżnić trzy obiegi:

• część, w której strumień przepływającego czynnika jest stały (jest to tzw.

obieg stałego przepływu - SP),

• obieg zmiennego przepływu zależny od stopnia otwarcia zaworu ZP,

• przewód mieszający o zmiennym przepływie PM.

K Z G

ZP PM SP

Sposoby montażu zaworów trójdrogowych Sposoby montażu zaworów trójdrogowych

a) zawór mieszający,

b) zawór mieszający pełniący

funkcję zaworu rozdzielającego,

c) zawór rozdzielający

Charakterystyki wewnętrzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki wewnętrzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki zaworów trójdrogowych Charakterystyki zaworów trójdrogowych

Wymagania:

• strumień objętości w obwodzie odbiornika (przyłącze AB) jest stały: ∆V≤ ± 10%Vs,

• charakterystyka przyłącza A umożliwia zmianę mocy cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu (kryterium minimalizacji wahań współczynnika

wzmocnienia obiektu regulacji).

Analiza charakterystyk eksploatacyjnych zaworów trójdrogowych została opisana w książkach W.

Chmielnickiego i H. Rossa.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

• Charakterystyka eksploatacyjna zaworu trójdrogowego zależy od wartości spadków ciśnienia w poszczególnych obwodach układu reg.

K Z G

PM

100 100

100 Z G

k

or

p p p

p      

  p

  p

  p

  p

ZP SP

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego Stopień rozdziału – A

Autorytet zaworu trójdrogowego

UWAGA!

Zamiast ∆p

przyjmowanego przy doborze zaworów przelotowych) w przypadku zaworów 3-drogowych wstawiamy ∆p

zp z

z calk

Z

p p

p p

a p







 



 

100 100 100

100

100 Z

k

calk

p p

p    

  p

  p

  p

or zp or

k

p p p

A p



 



 

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

Charakterystyki eksploatacyjne

zaworu trójdrogowego

dla stopnia rozdziału ciśnienia A = 0,21

oraz współczynnikach autorytetu a = 0,125 (xxxxx),

0,3 (---) i 0,7 (...),

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

Charakterystyki eksploatacyjne (robocze) zaworu trójdrogowego przy stałym współczynniku

autorytetu a = 0,3

oraz różnych stopniach rozdziału ciśnienia:

A = 0,07 (xxxxx), 0,21 (---)

0,49 (...),

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

• Z przedstawionej analizy wynika, że aby zapewnić minimalne zmiany przepływów w króćcu AB, opory obiegu o zmiennym przepływie Δp

powinny być małe w porównaniu do oporów obiegu o stałym przepływie Δp

i spadku ciśnienia na zaworze regulacyjnym Δp

.

• Najkorzystniejszą charakterystykę uzyskano dla A = 0,07 (xxxxx),

or zp or

k

p p p

A p



 



 

Wnioski Wnioski

• Deformacja charakterystyki przepływowej na wypływie z zaworu trójdrogowego (wylot AB) zależy od stosunku oporu odcinka sieci o zmiennej wartości strumienia objętości do oporu całej sieci.

• Kierowanie się przy doborze średnicy zaworu trójdrogowego jedynie kryterium wartości współczynnika autorytetu zaworu nie jest uzasadnione, ponieważ nie uwzględnia on wpływu tłumienia przez opór odcinka sieci o niezmiennym strumieniu objętości na deformację charakterystyki przepływowej na wypływie AB z zaworu trójdrogowego .

• W praktyce konieczne jest ilościowe określenie wpływu

tłumienia.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych trójdrogowych

• W wypadku stosowania zaworów przelotowych deformacja charakterystyki zależy przede wszystkim od jednego parametru, a mianowicie autorytetu zaworu a, który zależy z kolei od doboru średnicy zaworu.

• W wypadku zaworów trójdrogowych taki wpływ mają trzy parametry, a mianowicie: a (a’), b, c.

zp Z

Z calk

Z

p p

p p

a p







 



 

100

100 100

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg H. Rossa

Wyniki badań H. Rossa

K G

Z

ZP PM SP

zp pm

zp sp

zp Z

p p

c

p p

b

p p

a



















/ /

/

'

Wpływ parametru

Wpływ parametru a’ i b (c=1) a’ i b (c=1) na strumień na wypływie z na strumień na wypływie z króćca AB (V/V

króćca AB (V/V

) wg H. Rosa ) wg H. Rosa

Wnioski z badań H. Rosa Wnioski z badań H. Rosa

• Wymagany autorytet zaworu a ma znaczącą wartość tylko przy małym tłumieniu przez odcinek sieci o stałym strumieniu objętości (małe wartości b<3).

• W wypadku wartości parametru b > 3 wpływ średnicy zaworu trójdrogowego (a tym samym autorytetu a) na zmianę charakterystyki w króćcu AB zaworu jest w zasadzie bez znaczenia.

• Z reguły instalacje ogrzewania są projektowane w

taki sposób, żeby stosunek b > 3.

Zasady doboru zaworów trójdrogowych Zasady doboru zaworów trójdrogowych

Z badań H. Rosa można wyciągnąć następujące wnioski:

• równoważenie połączonych równolegle odcinków o zmiennym strumieniu objętości (ZP i PM - parametr c=1) jest celowe tylko przy wartościach parametru b < 3,

• współczynnik autorytetu a ma istotny wpływ przy doborze zaworu dla b < 3. Jeżeli za punkt wyjścia przyjęto dopuszczalne zwiększenie sumarycznego strumienia objętości (V/V100 = 1,1) to przy b < 3 współczynnik autorytetu należy przyjmować a=0.5,

• przy wartościach parametru b ≥ 3 zmiana sumarycznego strumienia objętości jest tak niewielka i w tak małym stopniu zależna od kryterium dławienia a, że deformacja podstawowych charakterystyk zaworu nie może być miarodajna przy doborze zaworu. W takich sytuacjach trzeba przyjąć inne kryterium, np. kryterium minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia kz=const ≈ 1 dla obiektu zawór + wymiennik ciepła i wówczas wystarczy a=0.3÷0.5.

Dobór zaworu mieszającego w układach z Dobór zaworu mieszającego w układach z

wtryskiem wtryskiem

d c s b

a s

Z

p p

p  

 



e a s d

c s b

a

s

p p

p

 

 



1. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

V[m3/h] – obliczeniowy strumień objętości wody,

Δp

[bar] – strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym, obliczana dla założonej wartości autorytetu zaworu a

gdzie:

∆p

strata ciśnienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP.

zp

Z

p

a

p a  

 



1

Zasady doboru zaworów regulacyjnych trójdrogowych – tok obliczeń

100 Z S

VS

p

K V

 

Tok obliczeń Tok obliczeń

K G

Z

ZP PM SP

zp pm

zp sp

p p

c

p p

b













/ /

2. Określamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a

następnie obliczamy wartości parametrów b i c

Tok obliczeń Tok obliczeń

3. Kierując się wynikami badań H. Roosa w zależności od wartości parametru b przyjmujemy wartość współczynnika autorytetu a:

• przy b < 3 współczynnik autorytetu należy przyjmować a ≥ 0.5 i równoważymy hydraulicznie połączone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu objętości tak aby c=1 (wstawiamy w przewód mieszający zawór do ręcznego nastawiania),

• przy wartościach parametru b ≥ 3 przyjmujemy a=0.3÷0.5.

Tok obliczeń Tok obliczeń

• Wg większości pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych zaworów regulacyjnych należy przyjmować

a ≥ 0.5

Zastosowanie tych zaleceń nie jest błędem gdyż zapewnia dobrą jakość regulacji niezależnie od wartości kryterium tłumienia b. Ich wadą może być niska efektywność energetyczna układu – wysokie koszty pompowania.

• Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym jako Δp ≥ 0.1 bar, wg. literatury niemieckiej nawet

Δp

≥ 0.03 do 0.05

4. Po obliczeniu współczynnika przepływu K_VS z katalogu zaworów dobieramy średnicę zaworu o wartości K_VS najbliższej mniejszej (jeżeli pozwala na to

∆p^d) od wyliczonej.

Przy małych wartościach

Δp

= Δp

5. Sprawdzamy rzeczywistą wartość

∆p

Dziękuję za uwagę !

Dziękuję za uwagę !