Главная » Публицистика

0 ... 46 47 48 49 50 51 52 ... 137

Глава 18

РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ НА ТРУБОПРОВОДАХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Автоматическое регулирование процессов теплопередачи в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления достигается изменением расхода теплоносителя (горячей вОды или пара) через тепло-обменные аппараты с помощью регулирующего органа (клапана), установленного на трубопроводе с теплоносителем, путем дросселирования, т.е. изменения его проходного сечения.

Регулировочные свойства регулирующего клапана определяются тремя показателями:

1) его условной пропускной способностью

2) типом пропускной характеристики;

3) распределением перепада давления на регулируемом участке между регулирующим клапаном и технологической сетью.

Пропускная способность регулирующего клапана-это величина, численно равная расходу жидкости, м/ч, с плотностью 1 г/см (1000 кг/м), пропускаемой регулирующим клапаном при перепаде давления на нем 9,81-10- МПа (1 кгс/см).

Условной считается пропускная способность клапана при полном открытии его затвора.

Для определения пропускной способности регулирующего клапана (проходного или каждого из проходов трехходового) на трубопроводе с жидкостью существует соотношение

= 0,313 ечу/д

(18.1)

где б-расход жидкости через клапан, м/ч; *F-коэффициент, учитывающий влияние вязкости (для воды Т = 1); р-плотность жидкости перед клапаном, г/см; Д/1,-перепад давления жидкости на регулирующем клапане при расходе Q, МПа.

Коэффициент, учитывающий влияние вязкости, определяется в зависимости от числа Рейнольдса по рис. 18.1:

Re = 3530-

(18.2)

где V-кинематическая вязкость протекающей через клапан жидкости, см/с; /)у - условный проход клапана, мм

Для подбора регулирующего клапана на потоке жидкости по формуле (18.1) определяют максимально необходимую его пропускную способность К,п,ах при максимальном расходе Qmaj и соответствующем ему перепаде давления на клапане А/»„,„. По вычисленному значению выбирают из дсйствующсй номенклатуры клапан с условной пропускной способностью К„у, ближайшей большей к числу 1,2 kvmax где 1,2 - коэффициснт запаса.

Пропускная способность регулирующего клапана, м/ч, на трубопроводе с паром определяется по формулам:

для докритического значения скорости прохождения пара через клапан

ку = 0,095 g /УAл; (18.3)

для критической скорости прохождения пара через клапан

(18.4)

где G-расход пара, кг/ч; /Jj-абсолютное давление пара перед клапаном, МПа; Ар, - перепад давления на клапане при расходе g, МПа; Fj и Fj-удельный объем пара, м/кг, при давлении и за клапаном щл. давлении Р2.

Можно считать, что критическая скорость прохождения пара через клапан наступает при Ар 0,5\pi.

Выбор регулирующего клапана на паре так же, как и на воде, выполняется для максимального расхода G„ax-

Кроме условной пропускной способности регулирующий клапан характеризуется видом пропускной характеристики, которая определяет зависимость изменения пропускной способности от перемещения затвора (в относительных величинах). Выпускаются регулирующие клапаны с одной из двух видов пропускной характеристики: линейной или равнопроцент-ной.

Линейная характеристика выражается соотношением

(18.5)

равнопроцентная

Рис. 18.1. Зависимость коэффициента v/от числа Рейнольдса для двухседельных (7) и односедельных клапанов (2)

Рис. 18.2. Схема регулируемого участка

/-прямая и обратная магистрали; 2-фильтр; i-воздухонагреватель; 4-регулирующий клапан

а = 0,04

(18.6)

где а = A/Jy-относительная пропускная способность; / = S/Sy - относительный ход затвора (S и - действительный и условный ход затвора); 0,04 - относительная пропускная способность регулирующего клапана с равнопроцентной пропускной характеристикой при /= 0.

Расход жидкости через регулирующий клапан зависит не только от его пропускной способности и вида пропускной характеристики, но также и от параметров того регулируемого участка, на котором клапан работает. Регулируемым считается участок сети вместе со всеми присоединенными к нему приборами и оборудованием (включая регулирующий клапан), перепад давления на котором остается неизменным в процессе регулирования на нем какого-либо параметра или колеблется в пре-

делах + 10%. Схематично регулируемый участок представлен на рис. 18.2.

Перепад давления на регулируемом участке распределяется между технологическим оборудованием, трубами (т. е. технологической сетью) и регулирующим клапаном; при этом существует равенство:

Ар = Ар + Ар,, (18.7)

где Д/7у и Др - перепады давления на регулируемом участке и технологической сети.

Для технологической сети, как и для регулирующего клапана, вводится понятие

пропускной способности кус.

Кке = 0,313е»Рур/Д7с-

(18.8)

В процессе регулирования при ходе затвора регулирующего клапана изменяется его пропускная способность, но в то же время .изменяется и перепад давления на нем. Поэтому зависимость расхода жидкости через регулирующий клапан от хода затвора может существенно отличаться от пропускной характеристики клапана, поскольку на нее влияет изменение перепада давления на клапане, или с учетом равенства (18.7) изменение соотношения apjap,. В конечном счете ее вид зависит от этого соотношения при полностью открытом клапане Др... о/ДРк. о или от соотношения условных пропускных способностей полностью открытого клапана и технологической сети: куу/ку = и, так как существует зависимость

Д/с.о/А/?к.о = «-

Зависимость расхода жидкости через регулирующий клапан от хода завтора при определенном значении и называется рабочей расходной характеристикой клапана. Графики рабочих расходных характеристик регулирующих клапанов приведены на рис. 18.3.

В зависимости от требуемой динамики процесса регулирования может быть выбрана подходящая кривая рабочей расходной характеристики и исходя из нее выбраны тип пропускной характеристики регулирующего клапана, величина и и соответственно соотношение Д/»с. тах/Д/к . min-

Графики на рис. 18.3 показывают, что наименьшее отклонение от идеального вида (который соответствует и = О, причем в этом случае расходная и пропускная характеристики совпадают) рабочие расходные характеристики имеют при и < 1.

0,9 0,8

0J 0,6 0,5

¥ 0,5

0,1 О

0,1 0,2 0,5 0,4- 0,5 0,6 0,1 0,6 0,9 fl

0,1 0,2 0,5 0,4 0,5 0,6 0,1 0,8 0,9 It

Рис 18 3. Графики рабочих расходных характеристик регулирующих клапанов с линейной {а) и равно-процентной пропускной характеристикой {б)

В этом случае имеется следующее соотношение:

или mm > 0,5 A/Jj,. (18.9)

Выбор параметров регулируемого участка с учетом соотношения (18.9) обеспечивает удовлетворительное качество регулирования.

В общем случае рекомендуется при регулировании уровня, расхода, давления «до себя» выбирать регулирующий клапан с линейной пропускной характеристикой, при регулировании температуры и давления «после себя»-регулирующий клапан с равнопроцентной пропускной характеристикой.

При работе регулирующего клапана на потоке жидкости может возникать кавитация -вскипание жидкости в некоторых участках полости клапана, когда давление жидкости в процессе дросселирования становится ниже давления насыщенных паров жидкости при данной температуре. Кавитация вызывает разрушение клапана, поэтому ее необходимо предотвращать.

Кавитация наступает в том случае, если перепад давления на клапане превысит некую граничную величину Арав. т. е. если Ар > Ар,;

если А/? < Арз, кавитация не возникает. Значение Арав определяют по формуле

АЛав = К>1-р„), (18.10)

где Р и давление жидкости перед клапаном и насыщенных паров жидкости; - коэффициент кавитации.

Коэффициент может быть опеределен в зависимости от гидравлического сопротивления регулирующего клапана по рис. 18.4. Величина определяется выражением , .25,4F Kb

где fy площадь сечения входного патрубка клапана, см.

Исключить возникновение кавитации можно следующими способами:

1) увеличить давление pj после клапана и тем самым уменьшить величину Ар „,„;

2) для темплообменников устанавливать регулирующий клапан на обратной линии теплоносителя, где меньше температура, величина р„ и, следовательно, получается больше

Ар.ав-

Пример. 18.1. Выбрать регулирующий клапан для регулирования воздухонагревательной секции, подключенной по схеме на рис. 18.2. Температура воды в обратной линии 70 °С,

0 ... 46 47 48 49 50 51 52 ... 137