Wykład 5

Trójdrogowe zawory Trójdrogowe zawory

regulacyjne regulacyjne

Wykład 5

Wykład 5

Podstaw do doboru rednicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

Vs[m3/h] – obliczeniowy strumie obj to ci wody, [bar]– strata ci nienia na zaworze

a p

p = ⋅ ∆

∆

Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych - powtórka

100 Z VS S

p K V

= ∆

[bar]– strata ci nienia na zaworze

regulacyjnym całkowicie otwartym, dla zało onej warto ci autorytetu zaworu a (kryterium dławienia).

• Minimalny spadek ci nienia na zaworze regulacyjnym p^Z100min 0.1 bar

S 100

Z

p

a 1

p a ⋅ ∆

= −

∆

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

powtórka powtórka

Autorytet zaworów przelotowych (kryterium dławienia zaworu) jest definiowany jako

• gdzie:

strata ci nienia na zaworze całkowicie otwartym,

s z

z

p p

a p

∆ +

∆

= ∆

100 100

−

∆p

strata ci nienia na zaworze całkowicie otwartym,

strata ci nienia w sieci przewodów obwodu regulacji.

Przy stałoprocentowej charakterystyce zaworu jako wielko orientacyjn przyjmuje si autorytet zaworu a = 0,3 do 0,5.

Jest to zakres warto ci, dla którego uzyskuje si dopuszczalny zakres waha współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji zawór–wymiennik a tym samym dobr jako regulacji.

−

∆ p

_Z100

−

∆ p

_s

Metoda wymiarowania zaworów na podstawie kryterium minimalizacji waha 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 k_s Q

∆

= ∆

) 1 /

(

) /

(

100 100 100

=

=

=

= const

h h d

Q Q d k

k k

S W S

regulacji)

h/h_s m a h

m/m_s

Q/Qs

m b Q

h/h_s h ^Q/Qs

m

Q/Qs

c

Optymalne warto ci współczynnika autorytetu zaworu Optymalne warto ci współczynnika autorytetu zaworu przelotowego wyznaczony metod minimalizacji waha przelotowego wyznaczony metod minimalizacji waha

współczynnika wzmocnienia współczynnika wzmocnienia

av- współczynnik autorytetu zaworu,

a- parametr obliczeniowy wymiennika,

Dla a=0.48 wymiennika z Dla a=0.48 wymiennika z wykresu mo na odczyta optymalny autorytet zaworu stałoprocentowego av= 0.30 oraz dopuszczalny maksymalny av= 0.80

Rodzaje wykona armatury trójdrogowej Rodzaje wykona armatury trójdrogowej

Zawór trójdrogowy: a) mieszaj cy, b) rozdzielaj cy

Charakterystyka zaworów trójdrogowych Charakterystyka zaworów trójdrogowych

Cech charakterystyczn zaworów trójdrogowych jest to, e powierzchnia przekroju zmienia si w gniazdach (dwa gniazda) w przeciwnych kierunkach.

Strumienie na drodze A i B s zmienne (od 0 do 100%) a strumie na drodze AB zmienia si w ograniczonym zakresie (nie wi cej ni ± 10%).

Strumie A słu y do regulacji mocy (temperatury),

wpływa na kształt charakterystyki obiektu regulacji

zawór-wymiennik.

Sposoby monta u zaworów trójdrogowych Sposoby monta u zaworów trójdrogowych

W układzie hydraulicznym z zaworem trójdrogowym mo na wyró ni trzy obiegi:

• cz , w której strumie przepływaj cego czynnika jest stały (jest to tzw. obieg stałego przepływu - SP),

• obieg zmiennego przepływu zale ny od stopnia otwarcia zaworu ZP,

• przewód mieszaj cy o zmiennym przepływie PM.

• przewód mieszaj cy o zmiennym przepływie PM.

K Z G

ZP PM SP

Sposoby monta u zaworów trójdrogowych Sposoby monta u zaworów trójdrogowych

a) zawór mieszaj cy,

b) zawór mieszaj cy pełni cy

funkcj zaworu rozdzielaj cego, funkcj zaworu rozdzielaj cego,

c) zawór rozdzielaj cy

Charakterystyki wewn trzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki wewn trzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki zaworów trójdrogowych Charakterystyki zaworów trójdrogowych

Wymagania:

• strumie obj to ci w obwodzie odbiornika (przył cze AB) jest stały: V ± 10%Vs,

• charakterystyka przył cza A umo liwia zmian mocy cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu (kryterium minimalizacji waha współczynnika

wzmocnienia obiektu regulacji).

Analiza charakterystyk eksploatacyjnych zaworów trójdrogowych została opisana w ksi kach W.

Chmielnickiego i H. Rossa.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

• Charakterystyka eksploatacyjna zaworu trójdrogowego zale y od warto ci spadków ci nienia w poszczególnych obwodach układu reg.

100 100

100 Z G

k

or

p p p

p = ∆ + ∆ + ∆

∆ ∆ p

or

= ∆ p

zp

+ ∆ p

Z₁₀₀

+ ∆ p

sp

K Z G

PM

100 100

100 Z G

k

or

p p p

p = ∆ + ∆ + ∆

∆ ∆ p

or

= ∆ p

zp

+ ∆ p

Z₁₀₀

+ ∆ p

sp

ZP SP

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego Stopie rozdziału – A

Autorytet zaworu trójdrogowego p

^Z

p

^z

a = ∆

¹⁰⁰

= ∆

¹⁰⁰

or zp or

k

p p p

A p

∆

= ∆

∆

= ∆

¹⁰⁰

Autorytet zaworu trójdrogowego

UWAGA!

Zamiast p

s

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

zp

zp z

z calk

Z

p p

p p

a p

∆ +

∆

= ∆

∆

= ∆

100 100 100

100

100 Z

k

calk

p p

p = ∆ + ∆

∆ ∆ p

^calk

= ∆ p

^zp

+ ∆ p

^Z100

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

Charakterystyki eksploatacyjne

zaworu trójdrogowego

dla stopnia rozdziału ci nienia 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 ró nych stopniach rozdziału ci nienia:

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

0,49 (...),

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego wg Chmielnickiego

• Z przedstawionej analizy wynika, e aby zapewni minimalne zmiany przepływów w kró cu AB, opory obiegu o zmiennym przepływie p

^zp

powinny by małe w porównaniu do oporów obiegu o stałym przepływie p i spadku ci nienia na zaworze przepływie p

^sp

i spadku ci nienia na zaworze regulacyjnym p

^Z100

.

• Najkorzystniejsz charakterystyk uzyskano dla A = 0,07 (xxxxx),

or zp or

k

p p p

A p

∆

= ∆

∆

= ∆

¹⁰⁰

Wnioski Wnioski

• Deformacja charakterystyki przepływowej na wypływie z zaworu trójdrogowego (wylot AB) zale y od stosunku oporu odcinka sieci o zmiennej warto ci strumienia obj to ci do oporu całej sieci.

• Kierowanie si przy doborze rednicy zaworu trójdrogowego jedynie kryterium warto ci współczynnika autorytetu zaworu nie jest uzasadnione, poniewa nie uwzgl dnia on wpływu jedynie kryterium warto ci współczynnika autorytetu zaworu nie jest uzasadnione, poniewa nie uwzgl dnia on wpływu tłumienia przez opór odcinka sieci o niezmiennym strumieniu obj to ci na deformacj charakterystyki przepływowej na wypływie AB z zaworu trójdrogowego .

• W praktyce konieczne jest ilo ciowe okre lenie wpływu

tłumienia.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych trójdrogowych

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

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

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 bada H. Rossa

zp pm

zp sp

zp Z

p p

c

p p

b

p p

a

∆

∆

=

∆

∆

=

∆

∆

=

/ /

/ '

₁₀₀

K G

Z

ZP PM SP

Wpływ parametru

Wpływ parametru a’ i b (c=1) a’ i b (c=1) na strumie na wypływie z na strumie na wypływie z kró ca AB (V/V

kró ca AB (V/V

100100

) wg H. Rosa ) wg H. Rosa

Wnioski z bada H. Rosa Wnioski z bada H. Rosa

• Wymagany autorytet zaworu a ma znacz c warto tylko przy małym tłumieniu przez odcinek sieci o stałym strumieniu obj to ci (małe warto ci b<3).

• W wypadku warto ci parametru b > 3 wpływ

• W wypadku warto ci parametru b > 3 wpływ rednicy zaworu trójdrogowego (a tym samym autorytetu a) na zmian charakterystyki w kró cu AB zaworu jest w zasadzie bez znaczenia.

• Z reguły instalacje ogrzewania s projektowane w

taki sposób, eby stosunek b > 3.

Zasady doboru zaworów trójdrogowych Zasady doboru zaworów trójdrogowych

Z bada H. Rosa mo na wyci gn nast puj ce wnioski:

• równowa enie poł czonych równolegle odcinków o zmiennym strumieniu obj to ci (ZP i PM - parametr c=1) jest celowe tylko przy warto ciach parametru b < 3,

• współczynnik autorytetu a ma istotny wpływ przy doborze zaworu dla b < 3. Je eli za punkt wyj cia przyj to dopuszczalne zwi kszenie sumarycznego strumienia obj to ci (V/V100 = 1,1) to przy b < 3 współczynnik autorytetu nale y przyjmowa a=0.5,

sumarycznego strumienia obj to ci (V/V100 = 1,1) to przy b < 3 współczynnik autorytetu nale y przyjmowa a=0.5,

• przy warto ciach parametru b 3 zmiana sumarycznego strumienia obj to ci jest tak niewielka i w tak małym stopniu zale na od kryterium dławienia a, e deformacja podstawowych charakterystyk zaworu nie mo e by miarodajna przy doborze zaworu. W takich sytuacjach trzeba przyj inne kryterium, np. kryterium minimalizacji waha współczynnika wzmocnienia kz=const 1 dla obiektu zawór + wymiennik ciepła i wówczas wystarczy a=0.3÷0.5.

Dobór zaworu mieszaj cego w układach z Dobór zaworu mieszaj cego w układach z

wtryskiem wtryskiem

e a s d

c s b

a

s

p p

p

⁻

+ ∆

⁻

= ∆

⁻

∆

d c s b

a s

Z

p p

p ≥ ∆

⁻

+ ∆

⁻

∆

₁₀₀

1. Podstaw do doboru rednicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

V[m3/h] – obliczeniowy strumie obj to ci wody,

Zasady doboru zaworów regulacyjnych trójdrogowych – tok oblicze

100 Z VS S

p K V

= ∆

V[m3/h] – obliczeniowy strumie obj to ci wody,

p

_z100

[bar] – strata ci nienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym, obliczana dla zało onej warto ci autorytetu zaworu a

gdzie:

p

^{zp -}

strata ci nienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP.

zp

Z

p

a

p a ⋅ ∆

= −

∆

¹⁰⁰

1

Tok oblicze Tok oblicze

zp sp

p p

c

p p

b

∆

∆

=

∆

∆

=

/ /

2. Okre lamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a nast pnie obliczamy warto ci parametrów b i c

K G

Z

ZP PM SP

zp

pm

p

p

c = ∆ / ∆

Tok oblicze Tok oblicze

3. Kieruj c si wynikami bada H. Roosa w zale no ci od warto ci parametru b przyjmujemy warto współczynnika autorytetu a:

• przy b < 3 współczynnik autorytetu nale y przyjmowa a 0.5 i równowa ymy hydraulicznie poł czone równolegle 0.5 i równowa ymy hydraulicznie poł czone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu obj to ci tak aby c=1 (wstawiamy w przewód mieszaj cy zawór do r cznego nastawiania),

• przy warto ciach parametru b 3 przyjmujemy a=0.3÷0.5.

Tok oblicze Tok oblicze

• Wg wi kszo ci pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych zaworów regulacyjnych nale y przyjmowa

a 0.5

i równowa y hydraulicznie poł czone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu obj to ci. Zastosowanie tych zalece nie jest bł dem gdy zapewnia dobr jako regulacji niezale nie od warto ci kryterium tłumienia b. Ich wad mo e by niska efektywno energetyczna układu – wysokie koszty pompowania.

• Minimalny spadek ci nienia na zaworze regulacyjnym jako p 0.1 bar,

• Minimalny spadek ci nienia na zaworze regulacyjnym jako p 0.1 bar, wg. literatury niemieckiej nawet

p

^Z100min

0.03 do 0.05

^bar.

4. Po obliczeniu współczynnika przepływu K_VS z katalogu zaworów dobieramy rednic zaworu o warto ci K_VS najbli szej mniejszej (je eli pozwala na to p^d) od wyliczonej.

Przy małych warto ciach

p

^Z100

= p

^zp (a=0.5) ustalaj c K_VS kierujemy si rednic przewodów przył czanych do zaworu.

5. Sprawdzamy rzeczywist warto

p

^Z100 oraz a rzeczywiste.

Dzi kuj za uwag !

Dzi kuj za uwag !