Automatyzacja w ogrzewnictwie i ciepłownictwie
dr inż. Paweł Szałański
Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Politechnika Wrocławska
Przykład - dobór zaworów regulacyjnych jednodrogowych – węzeł ciepłowniczy
Dobrać średnice zaworów regulacyjnych przelotowych w obwodach regulacji: c.o. i c.w.u. oraz obwodzie regulacji różnicy ciśnień i przepływu, w węźle ciepłowniczym wykonanym zgodnie z załączonym schematem ideowym.
Obliczeniowe strumienie objętości wody sieciowej:
VSCO = 4 m3/h, VSCWU = 10 m3/h, VSC = 14 m3/h
Spadki ciśnienia na przewodach i urządzeniach węzła ciepłowniczego:
Δp1-2 = 15 kPa, ΔpWCO = 35 kPa, ΔpWCW(I) = 15 kPa, ΔpWCW(II) = 20 kPa, Δp2-5 = 7 kPa, Δp5-WCO-6 = 9 kPa, Δp5-WCWII-6 = 6 kPa, Δp6-WCWI-3 = 8 kPa, Δp3-4 = 13 kPa.
Ciśnienie dyspozycyjne węzła:
Δpd =Δp1-4 = 3,2 bar.
Rozwiązanie:
Dobór zaworu regulacyjnego Zco
Zakładamy stratę ciśnienia w zaworze całkowicie otwartym przyjmując wartość współczynnika autorytetu zaworu a = 0,5 i wówczas:
Strata ciśnienia ΔpSCO w obwodzie regulacji c.o. po stronie sieciowej wynosi:
ΔpZ100 = ΔpSCO = Δp2-5 + Δp5-WCO-6 + ΔpWCO + Δp6-WCWI-3 +ΔpWCWI = 7+9+35+8+15= 74 kPa Po postawieniu danych i wyliczonych wyżej wartości otrzymamy:
Z katalogu zaworów dobieramy wartość KVS najbliższą mniejszą tj. dla zaworu o średnicy nominalnej ¾”.
Sprawdzamy rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze:
Dobór zaworu regulacyjnego Zcw
Współczynnik przepływu Kvs obliczamy z zależności jw.
ΔpZ100 obliczamy przyjmując zalecaną wartość współczynnika autorytetu a = 0.5. Obliczamy wartość spadku ciśnienia na zaworze ZCW jako równą:
ΔpZ100 = ΔpSCW = Δp2-5 + Δp5-WCWII-6 + ΔpWCWII + Δp6-WCWI-3 + ΔpWCWI = 7+6+20+8+15= 56 kPa Współczynnik przepływu zaworu regulacyjnego ZCW:
SCO SCO
SCO
Z p p p
a
p a
1 0.5
5 . 0
100 1
h m KVSCO 4,65 /
74 , 0
4 3
h m KVSCO 4 3/
K bar p V
vsco rz RZ sco
ZCO 1,00
4 4 2
2
h p m
K V
Z SCW
VSCW 3/
100
SCW SCW
SCW
Z p p p
a
p a
1 0.5
5 . 0
100 1
h m p
K V
Z SCW
VSCW 13,36 /
56 , 0
10 3
100
Z katalogu zaworów dobieramy wartość KVS najbliższą mniejszą tj.
dla zaworu o średnicy 1 ¼”.
Rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze
Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.o.
Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.w.u.
Przyjęto jako regulowaną różnicę ciśnień regulatora różnicy ciśnień wartość większą tj.
Sprawdzenie poprawności rzeczywistych wartości współczynników autorytetu zaworów regulacyjnych co i cwu:
Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu ZRRC
• Spadek ciśnienia do wykorzystania na zaworze regulatora różnicy ciśnień ZRRC
• ΔpZRRC = Δp1-4 – (ΔpRRC + Δp1-2 + Δp3-4 + Δpm) = 3,2 – (1.74 + 0.15 + 0.13+ 0,2) =
=0.94 bar
• gdzie: Δpm =0,2 bar – mierniczy spadek ciśnienia dla regulatora przepływu typu 46-7.
Gdyby wynik był ujemny oznaczałoby to, że ciśnienie dyspozycyjne w węźle jest za małe żeby pokonać sumaryczne podane w zadaniu straty na poszczegolnych odcinkach i wymiennikach oraz na dobranych zaworach regulacyjnych, przy zachowaniu założonych przepływów. Dlatego należałoby zweryfikować dobór zaworów regulacyjnych, zwiekszając ich kv, tak by powodowały mniejsze straty ciśnienia (pamiętając jednak o odpowiednim ich autorytecie), tak aby w konsekwencji zminiejszyć wartość składnika ΔpRRC w powyższym wzorze.
• Współczynnik przepływu zaworu ZRRC
Zgodnie z zaleceniami producenta wybranego regulatora różnicy ciśnień firmy SAMSON wyliczone 14,1 m3/hpowinno być zwiększone o 25%:
h m KVSCW 12 3/
bar pZCWRZ 0,69
12 102
bar p
p
pCORRC SCO ZCORZ 0,741,001,74
bar p
p
pCWRRC SCW ZCWRZ 0,560,691,25
h m KVRRC 14,1 /
94 , 0
14 3
bar pRRC 1,74
h m K
K'VRRC VRRC 1,2514,11,2517,7 3/
RRC rz Z
a p
p 100
0,57
74 , 1
00 ,
1
CO
arz 0,40
74 , 1
69 ,
0
CW
arz
Przyjęto z katalogu SAMSON zawór typu 46-7 o Krrvs=20 m3/h i średnicy nominalnej DN 50 mm oraz zakresie nastaw regulowanej różnicy ciśnień ΔpRRC = 0,5÷2,0 bar
• Rzeczywisty spadek ciśnienia na całkowicie otwartym zaworze ZRRC K bar
p V p
VS rz
s m
RZ
ZRRC 0,2 0.49 0,69
2 20 2 14 , 0 2
