Значения и единицы
Kv, м3/ч - Коэффициент расхода в составляющих единицах расхода
Kv100, м3/ч - Коэффициент расхода при номинальном сдвиге
Kvmin, м3/ч - Коэффициент расхода при минимальной норме расхода
Kvs, м3/ч - Условный коэффициент расхода арматуры
Q, м3/ч - Объемный расход в рабочем режиме (T1, p1)
Qn, Нм3/ч - Объемный расход в нормальном состоянии (0 оC, 0.101 MПа)
p1, МПа - Абсолютное давление перед регулирующим вентилем
p2, МПа - Абсолютное давление зарегулирующим вентилем
ps, МПа - Абсолютное давление насыщенного пара при данной температуре (T)
Δp, МПа - Перепад давления на регулирующем вентиле (Δp = p1 - p2)
ρ1, кг/м3 - Плотность рабочей среды в режиме эксплуатации (T1, p1)
ρn, кг/Нм3 - Плотность газа в нормальном состоянии (0 C, 0.101 MПa)
T1, К - Абсолютная температура перед вентилем (T1 = 273 + t )
r, 1 - Регулирующее отношение
Вычисление коэффициента Kv
Основной расходной характеристикой регулирующей арматуры является условный коэффициент расхода Kvs. Его величина обозначает характерный расход через данную арматуру в четко установленных условиях при 100%-ом открытии. Для выбора регулирующей арматуры с тем или иным значением Kvs необходимо произвести расчет коэффициента расхода Кv, который определяет объемный расход воды в м3/час , который протечет через регулирующий клапан в определенных условиях (потеря давления на нем в 1 бар, температура воды 15 оС, турбулентное течение, достаточное статическое давление, исключающее возникновение кавитации в указанных условиях).
Ниже приведены формулы расчета Кv для различных сред:
Жидкость: Кv = Q/100 x √ ρ1/Δp
Газ: Потеря давления p2 > p1/2, Δp < p1/2 Кv = Q/5141 x √ ρ1*T1/Δp*p2
Потеря давления p2 ≥ p1/2, Δp ≤ p1/2 Кv = 2*Qn/5141*p1 x √ ρn*T1
Преимуществом данного коэффициента является его простая физическая интерпретация и то, что в тех случаях, когда рабочей средой является вода, можно упрощенно рассчитать расход прямой пропорцией к корню квадратному перепада давления. Достигнув плотности 1000 кг/м3 и задав перепад давления в барах, получим простую и самую известную формулу для расчета Кv:
Кv = Q / √ Δp
На практике вычисление коэффициента расхода производится с учетом состояния регулирующей цепи и рабочих условий материала по приведенным выше формулам. Регулирующий клапан должен быть подобран так, чтобы он был способен регулировать максимальный расход в данных эксплуатационных условиях. При этом следует контролировать чтобы наименьший регулируемый расход также поддавался регулированию.
При условии, что регулирующее oтношение клапана: r > Kvs / Kvmin
По причине возможного минусового допуска 10% значения Kv100 относительно Kvs и требования касательно возможности регулирования в области максимального расхода (снижение и повышение расхода) рекомендуется выбирать значение Kvs регулирующего клапана, которое больше максимального рабочего значения Kv:
Kvs = 1,1 ÷ 1,3 Kv
При этом необходимо принимать во внимание содержание “предохранительного припуска” в расчете предполагаемого значения Qmax, который может стать причиной завышения производительности арматуры.
Упрощенный процесс расчета двухходового регулирующего клапана
Исходные данные: среда - вода, статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар), Δpдоступ= 40 кПа (0,4 бар), Δpтрубопр= 7 кПа (0,07 бар), Δpтеплообм= 15 кПа (0,15 бар), условный расход Qном= 3,5 м3/ч, минимальный расход Qмин= 0,4 м3/ч.
Типовая схема компоновки регулирующего контура с использованием двухходового регулирующего клапана показана на рисунке приведенном ниже.
Δpдоступ= Δpклапан + Δpтеплообм + Δpтрубопр
Δpклапан= Δpдоступ - Δpтеплообм - Δpтрубопр = 40 - 15 - 7 = 18 кПа (0,18 бар)
Kv = Qном /√Δpклапан= 3,5 / √0,18 = 8,25 м3/ч
Предохранительный припуск (при условии, что расход Q не был завышен):
Kvs = (1,1 ÷ 1,3) * Kv = (1,1 ÷ 1,3) * 8,25 = 9,1 ÷ 10,7 м3/ч
Из серийно производимого ряда Kv величин выберем ближайшую Kvs величину, т.е. Kvs = 10 м3/ч. Этой величине соответствует регулирующий клапан диаметром DN 25.
Определение гидравлических потерь на выбранном клапане при полном открытии и заданном расходе
Δpклапан Н100= (Qном / Kvs)2 = (3,5 /10)2 = 12,3 кПа (0,123 бар)
Определение авторитета выбранного клапана
а = Δpклапан Н100 / Δpклапан Н0 = 12,3 /40 = 0,31
Значение авторитета клапана должно быть минимум 0,3. В нашем случае значение соответствует.
Предупреждение: Расчет авторитета регулирующего клапана осуществляется относительно перепада давлений на нем в закрытом состоянии, т.е. имеющегося давления ветви Δpдоступ при нулевом расходе, и никогда относительнодавления насоса Δpнасоса, так как Δpдоступ < Δpнасоса из-за влияния потерь давления в трубопроводе сети до места присоединения регулируемой ветви. В таком случае для удобства расчета мы предполагаем: Δpдоступ Н100 = Δpдоступ Н0 = Δpдоступ
Для быстрого и удобного расчета регулирующих клапанов на различные среды можно воспользоваться специальной расчетной программой, которые предлагают производители регулирующей арматуры. Например программа VENTILY от фирмы LDM. У нее есть версия как для РС, так и приложение для Android, что несомненно будет удобно владельцам смартфонов. Скачать программу можно по ссылке.
