Trójdrogowe zawory Trójdrogowe zawory
regulacyjne regulacyjne
Ćwiczenia 5
Ćwiczenia 5
Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej
Zawór trójdrogowy: a) mieszający, b) rozdzielający
Sposoby montażu zaworów trójdrogowych Sposoby montażu zaworów trójdrogowych
• W układzie hydraulicznym z zaworem trójdrogowym można
wyróżnić część, w której strumień przepływającego czynnika
jest stały (jest to tzw. obieg stałego przepływu) oraz obieg
zmiennego przepływu zależny od stopnia otwarcia zaworu
oraz przewód mieszający o zmiennym przepływie.
Sposoby montażu zaworów trójdrogowych Sposoby montażu zaworów trójdrogowych
a) zawór mieszający,
b) zawór mieszający pełniący
funkcję zaworu rozdzielającego,
c) zawór rozdzielający
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów Charakterystyki eksploatacyjne zaworów
trójdrogowych trójdrogowych
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 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów
trójdrogowych trójdrogowych
• W wypadku stosowania zaworów przelotowych deformacja charakterystyki zależy przede wszystkim od jednego parametru, a mianowicie współczynnika 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 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów
trójdrogowych trójdrogowych
K G
Z
ZP PM SP
zp pm
zp sp
zp Z
p p
c
p p
b
p p
a
∆
∆
=
∆
∆
=
∆
∆
=
/ /
/
'
1001. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs
[m3/h]
gdzie:
V[m3/h] – obliczeniowy strumień objętości wody,
Δp
z100[bar] – strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym.
Dla założonej wartości współczynnika
) (
100100 Z zp
Z
a p p
p = ⋅ ∆ + ∆
∆
zp
Z
p
a
p a ⋅ ∆
= −
∆
1001
Zasady doboru zaworów regulacyjnych trójdrogowych
100 Z S
VS
p
K V
= ∆
zp z
z
p p
a p
∆ +
∆
= ∆
100
100
Zasady doboru zaworów regulacyjnych Zasady doboru zaworów regulacyjnych
trójdrogowych trójdrogowych
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
Zasady doboru zaworów regulacyjnych Zasady doboru zaworów regulacyjnych
trójdrogowych trójdrogowych
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 (wstawiamy w przewód mieszający zawór do ręcznego nastawiania),
• przy wartościach parametru b ≥ 3 przyjmujemy a=0.3÷0.5.
Zasady doboru zaworów regulacyjnych Zasady doboru zaworów regulacyjnych
trójdrogowych trójdrogowych
• Wg większości pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych zaworów regulacyjnych należy przyjmować
a ≥ 0.5
i równoważyć hydraulicznie połączone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu objętości,• Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym jako Δp ≥ 0.1 bar, wg. literatury niemieckiej
Δp
Z100min≥ 0.03 do 0.05
bar.4. Po obliczeniu współczynnika przepływu KVS z katalogu zaworów dobieramy średnicę zaworu o wartości KVS najbliższej mniejszej (jeżeli pozwala na to ∆pd) od wyliczonej.
Przy małych wartościach
Δp
Z100= Δp
zp ustalając KVS kierujemy się średnicą przewodów przyłączanych do zaworu.5. Sprawdzamy rzeczywistą wartość
∆p
Z100 oraz aPRZYKŁADY DOBORU ZAWORÓW TRÓJDROGOWYCH
Przykład 1.
W instalacji - rys. 1, doprowadzającej czynnik grzejny do nagrzewnic wentylacyjnych dobrać zawory regulacyjne ZR1 i ZR2.
Dane do obliczeń Dane do obliczeń
• Wartości strat ciśnienia w instalacji i wymiennikach ciepła wg oznaczeń z rys. 1:
• Δp1-WCT-5 = 25 kPa
• Δp1-2 = 5 kPa
• Δp4-5 = 5 kPa
• Δp2-3 = 1 kPa
• Δp2-NW1-6 = 20 kPa
• Δp1-7 = 5 kPa
• Δp8-5 = 5 kPa
• Δp7-10 = 1 kPa
• Δp7-NW2-9 = 6 kPa
• Obliczeniowe strumienie objętości : V1 = 6 m3/h i V2 = 2 m3/h
Trójdrogowe zawory firmy
Trójdrogowe zawory firmy Satchwell Satchwell
Dobór zaworu ZR1 Dobór zaworu ZR1
Obliczamy straty ciśnienia w obiegu stałoprzepływowym (z wymiennikiem ciepła i pompą)
Δpsp =ΔpW = Δp1-WCT-5 + Δp1-2 + Δp4-5 =25+5+5=35 kPa oraz zmiennoprzepływowym (z nagrzewnicą)
Δpzp =ΔpN = Δp2-NW1-6 =20 kPa
Odpowiednio do podanych strat ciśnienia parametry instalacji mają wartość
05 , 20 0
3
1
2
= =
∆
= ∆
∆
= ∆
−kPa kPa p
p p
c p
N zp
pm
75 . 20 1
35 =
∆ =
= ∆
∆
= ∆
kPa kPa p
p p
b p
N W zp
sp
Dobór zaworu ZR1 Dobór zaworu ZR1
• Ze względu na małą wartość b =1.75 <3.0 z zalecanego przedziału a≥0.5 przyjmujemy wartość współczynnika autorytetu a=0.5.
• Tak więc strata ciśnienia w zaworze mieszającym pracującym jako rozdzielający wynosi
• Wymagany współczynnik przepływu KVS ma wartość
• Przyjęto z katalogu KVS=12 m3/h i średnicę zaworu DN 11/4”
m3/h .
41 , 2 13
, 0
6 p
K V
1 ZR 1
VS
= =
= ∆
bar kPa
p p
a p
pZR a zp N N 20 0,2
5 . 0 1
5 . 0
1 1 ∆ = ∆ = =
= −
∆
− ⋅
=
∆
Dobór zaworu ZR1 Dobór zaworu ZR1
• Rzeczywista strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym ZR1 wynosi
• a rzeczywisty współczynnik autorytetu zaworu
• Ze względu na małą wartość b< 3 należy zrównoważyć hydraulicznie straty ciśnienia w przewodach o zmiennym przepływie do wartości c = 1 przy pomocy zaworu równoważącego ZR3.
bar 25 , 12 0
p 6
2 RZ
1
ZR
=
=
∆
ZR1 N
1 ZR
p p
a p
∆ +
∆
= ∆ = 0 . 2 0 + . 25 0 . 25 = 0 . 55
Dobór zaworu ZR2 Dobór zaworu ZR2
Strata ciśnienia w obiegu stałoprzepływowym (z wymiennikiem ciepła i pompą obiegową) wynosi
Δpsp =ΔpW = Δp1-WCT-5 + Δp1-7 + Δp8-5 =25+5+5=35 kPa a w zmiennoprzepływowym ( przez nagrzewnicę)
Δpzp =ΔpN = Δp7-NW2-9 =6 kPa
Odpowiednio do podanych strat ciśnienia parametry instalacji mają wartość
• Ze względu na dużą wartość parametru b=5.8 >3.0 z zalecanego przedziału wartości współczynnika autorytetu zaworu a=0.3-0.5 przyjmujemy minimalną wartość a=0.3.
8 . 6 5
35 =
= kPa
b kPa 0 , 16
6
1 =
= kPa
c kPa
Dobór zaworu ZR2 Dobór zaworu ZR2
• Strata ciśnienia w zaworze mieszającym pracującym jako rozdzielający wynosi
• Ponieważ ΔpZR2 < 0.1 bar, do obliczeń przyjmujemy zalecaną wartość minimalną 0,1 bar.
• Wymagany współczynnik przepływu Kv ma wartość
• Przyjęto z katalogu najbliższą mniejszą wartość współczynnika
przepływu KVS=6.3m3/h dla zaworu kołnierzowego o średnicy DN 20.
N 2
ZR
p
a 1
p a ⋅ ∆
= −
∆ p
ZR6 2 . 57 kPa
3 . 0 1
3 . 0
2
⋅ =
= −
∆
m3/h .
32 . 1 6
, 0 2 p
K V
2 ZR 2
VS
= =
= ∆
Dobór zaworu ZR2 Dobór zaworu ZR2
• Rzeczywista strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym ZR2 wynosi
• a rzeczywisty współczynnik autorytetu zaworu
• Ze względu na dużą wartość b>3 nie ma potrzeby równoważenia
hydraulicznego straty ciśnienia w przewodzie mieszającym do wartości c=1.
bar 1 , 3 0
. 6 p 2
2 RZ
2
ZR
=
=
∆
ZR2 ZR2
p p
p
∆ +
∆
= ∆
N
a
0.6251 . 0 06 . 0
1 .
a 0 =
= +
Przykład 2 Przykład 2
• Do układu hydraulicznego kotłowni wodnej zgodnego ze schematem przedstawionym na rys. 2 należy dobrać zawory regulacyjne mieszające Z1 i Z2.
Kocioł
CO1
P1
Z1
P2
1 2
3
4
6 5
CO2
9 10
7 Kocioł
CO1
P1
Z1
P2
1 2
3
4
6 5 Z2
Dane do obliczeń Dane do obliczeń
• Znane są straty ciśnienia:
• Δp1-2-3-4 = 20 kPa Δp7-2-3-8 = 30 kPa
• Δp5-CO-4 = 80 kPa Δp8-CO-9 = 60 kPa
• Δp4-6 = 5 kPa Δp8-10 = 10 kPa
•
• oraz obliczeniowy strumień objętości:
•
• VCO1 = 8 m3/h VCO2 = 4 m3/h
Dobór zaworu regulacyjnego Z1 Dobór zaworu regulacyjnego Z1
• Parametry instalacji mają wartość:
• Ponieważ b > 3,0 do ograniczenia wahań sumarycznego strumienia objętości VAB100 na wypływie z zaworu do ±10% wystarczy przyjąć
a=0.3 oraz można pominąć równoważenie obiegów zmiennoprzepływowych, strata ciśnienia w zaworze mieszającym wynosi
Do obliczeń przyjmujemy wartość minimalnego spadku ciśnienia ΔpZ1 = 0,1 bar.
0 . 20 4
80
4 3 2 1
4
5 = =
∆
= ∆
−
−
−
−
−
p
b p CO
0 , 25
20 5
4 3 2 1
6
4
= =
∆
= ∆
−
−
−
−
p c p
4 3 2 1
1
1 ⋅ ∆
− − −= −
∆ p
a
p
Za
pZ 20 8.57kPa3 . 0 1
3 . 0
1 ⋅ =
= −
∆
Dobór zaworu regulacyjnego Z1 Dobór zaworu regulacyjnego Z1
• Wymagany współczynnik przepływu ma wartość
• Przyjęto z katalogu KVS=25 m3/h i średnicę zaworu DN 40
• Rzeczywista strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym Z1 wynosi
• a rzeczywisty współczynnik autorytetu zaworu m3/h .
5 , 25 1
, 0 8
1
1 = =
= ∆
Z CO
VS p
K V
bar pZRZ 0,1
25 8 2
1 =
=
∆
Z1 1
p p
p
∆ +
∆
= ∆
ZP
a Z
0 . 33
10 . 0 2 . 0
1 .
0 =
= +
a
Dobór zaworu regulacyjnego Z2 Dobór zaworu regulacyjnego Z2
• Parametry instalacji mają wartość:
• Ponieważ b < 3.0 więc do ograniczenia wahań sumarycznego strumienia objętości V/VAB100 do ±10% należy przyjąć a = 0.5 oraz zrównoważyć równoległe obiegi zmiennoprzepływowe, tak aby parametr c=1.
• Strata ciśnienia w zaworze mieszającym Z2 wynosi 0
. 30 2
60
8 3 2 7
9
8 = =
∆
= ∆
−
−
−
−
−
p
b p CO 0,33
30 10
8 3 2 7
10
8 = =
∆
= ∆
−
−
−
−
p c p
8 3 2 7
2
1 ⋅ ∆
− − −= −
∆ p
a
p
Za
pZ 30 30kPa5 . 0 1
5 . 0
2 ⋅ =
= −
∆
Dobór zaworu regulacyjnego Z2 Dobór zaworu regulacyjnego Z2
• Wymagany współczynnik przepływu KVS ma wartość
• Przyjęto z katalogu Kvs=8 m3/h i średnicę zaworu DN 25
• Rzeczywista strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym Z2 wynosi
• Rzeczywisty współczynnik autorytetu zaworu Z2 m3/h
. 3 , 7 3 , 0
4
2
2 = =
= ∆
Z CO
VS p
K V
bar p
ZRZ0 , 25
8 4
22
=
=
∆
Z2 Z2
p p
p
∆ +
∆
= ∆
ZP
a
0 . 45
25 . 0 3 . 0
25 .
0 =
= +
a
Dobór zaworu regulacyjnego Z2 Dobór zaworu regulacyjnego Z2
• Przyjęcie w tym przypadku zaworu o KVS = 4 m3/h (zgodnie z zasadą przyjmowania wartości katalogowej najbliższej mniejszej) spowodowałoby nadmierny wzrost straty ciśnienia na zaworze do ΔpZ2=1 bar, a w konsekwencji także duży wzrost wysokości podnoszenia pompy obiegowej.
