Trójdrogowe zawory

Trójdrogowe zawory

regulacyjne

regulacyjne

Ćwiczenia 5

Ćwiczenia 5

Rodzaje wykona

ń armatury trójdrogowej

Rodzaje wykona

ń armatury trójdrogowej

Zawór trójdrogowy: a) mieszaj

ący, b) rozdzielający

Sposoby monta

żu zaworów trójdrogowych

Sposoby monta

żu zaworów trójdrogowych

W uk

ładzie hydraulicznym z zaworem trójdrogowym można wyróżnić trzy

obiegi:

•

cz

ęść, w której strumień przepływającego czynnika jest stały (jest to

tzw. obieg sta

łego przepływu - SP),

•

obieg zmiennego przep

ływu zależny od stopnia otwarcia zaworu ZP,

•

przewód mieszaj

ący o zmiennym przepływie PM.

K

G

Z

PM

ZP

SP

Sposoby monta

żu zaworów trójdrogowych

Sposoby monta

żu zaworów trójdrogowych

a) zawór mieszaj

ący,

b) zawór mieszaj

ący pełniący

funkcj

ę zaworu rozdzielającego,

c) zawór rozdzielaj

ący

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych

trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne

(robocze) zaworu trójdrogowego

przy sta

łym współczynniku

autorytetu a = 0,3

oraz ró

żnych stopniach

rozdzia

łu ciśnienia:

A = 0,07 (xxxxx),

0,21 (-----)

0,49 (.....),

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych

trójdrogowych

Wymagania:

•

strumie

ń objętości w obwodzie odbiornika (przyłącze AB)

jest sta

ły:

∆V≤ ± 10%Vs

,

•

charakterystyka przy

łącza A umożliwia zmianę mocy

cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu
(kryterium minimalizacji waha

ń współczynnika

wzmocnienia obiektu regulacji).

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych

trójdrogowych

•

W

wypadku

stosowania

zaworów

przelotowych

deformacja

charakterystyki zale

ży przede wszystkim od jednego parametru, a

mianowicie wspó

łczynnika autorytetu zaworu a, który zależy z kolei od

doboru

średnicy zaworu.

•

W wypadku zaworów trójdrogowych taki wp

ływ mają trzy parametry, a

mianowicie: a (a’), b, c.

zp

Z

Z

calk

Z

p

p

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

∆

∆

=

100

100

100

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych

trójdrogowych

K

G

Z

PM

ZP

SP

zp

pm

zp

sp

zp

Z

p

p

c

p

p

b

p

p

a

∆

∆

=

∆

∆

=

∆

∆

=

/

/

/

'

100

1. Podstaw

ą do doboru średnicy nominalnej zaworu

regulacyjnego jest obliczenie wspó

łczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

V[m3/h]

– obliczeniowy strumie

ń objętości wody,

Δp

z100

[bar] – strata ci

śnienia na zaworze regulacyjnym

ca

łkowicie otwartym.

Dla za

łożonej wartości współczynnika

)

(

100

100

zp

Z

Z

p

p

a

p

∆

+

∆

⋅

=

∆

zp

Z

p

a

a

p

∆

⋅

−

=

∆

1

100

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

trójdrogowych

100

Z

S

VS

p

V

K

∆

=

zp

z

z

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

100

100

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

trójdrogowych

trójdrogowych

K

G

Z

PM

ZP

SP

zp

pm

zp

sp

p

p

c

p

p

b

∆

∆

=

∆

∆

=

/

/

2.

Okre

ślamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a

nast

ępnie obliczamy wartości parametrów b i c

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

trójdrogowych

trójdrogowych

3. Kieruj

ąc się wynikami badań H. Roosa w zależności od

warto

ści parametru b przyjmujemy wartość współczynnika

autorytetu a:

• przy b < 3 wspó

łczynnik autorytetu należy przyjmować a ≥

0.5 i równowa

żymy hydraulicznie połączone równolegle

odcinki o zmiennym strumieniu obj

ętości (wstawiamy w

przewód mieszaj

ący zawór do ręcznego nastawiania),

• przy warto

ściach parametru b ≥ 3 przyjmujemy a=0.3÷0.5.

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

trójdrogowych

trójdrogowych

•

Wg wi

ększości pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych

zaworów regulacyjnych nale

ży przyjmować

a

≥ 0.5

i równowa

żyć

hydraulicznie po

łączone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu

obj

ętości,

•

Minimalny spadek ci

śnienia na zaworze regulacyjnym jako Δp ≥ 0.1 bar,

wg. literatury niemieckiej

Δp

Z100min

≥ 0.03 do 0.05

bar.

4. Po obliczeniu wspó

łczynnika przepływu K

VS

z katalogu zaworów

dobieramy

średnicę zaworu o wartości K

VS

najbli

ższej mniejszej (jeżeli

pozwala na to

∆p

d

) od wyliczonej.

Przy ma

łych wartościach

Δp

Z100

=

Δp

zp

ustalaj

ąc K

VS

kierujemy si

ę

średnicą przewodów przyłączanych do zaworu.

5. Sprawdzamy rzeczywist

ą wartość

∆p

Z100

oraz a

PRZYK

ŁADY DOBORU ZAWORÓW TRÓJDROGOWYCH

Przyk

ład 1.

W instalacji - rys. 1, doprowadzaj

ącej czynnik grzejny do nagrzewnic

wentylacyjnych dobra

ć zawory regulacyjne ZR1 i ZR2.

Dane do oblicze

ń

Dane do oblicze

ń

•

Warto

ści strat ciśnienia w instalacji i wymiennikach ciepła wg oznaczeń

z rys. 1:

•

Δp

1-WCT-5

= 25 kPa

•

Δp

1-2

= 5 kPa

•

Δp

4-5

= 5 kPa

•

Δp

2-3

= 1 kPa

•

Δp

2-NW1-6

= 20 kPa

•

Δp

1-7

= 5 kPa

•

Δp

8-5

= 5 kPa

•

Δp

7-10

= 1 kPa

•

Δp

7-NW2-9

= 6 kPa

•

Obliczeniowe strumienie obj

ętości : V

1

= 6 m

3

/h i V

2

= 2 m

3

/h

Trójdrogowe zawory firmy

Trójdrogowe zawory firmy Satchwell

Satchwell

Dobór zaworu ZR1

Dobór zaworu ZR1

Obliczamy straty ci

śnienia w obiegu stałoprzepływowym

(z wymiennikiem ciep

ła i pompą)

Δp

sp

=

Δp

W

=

Δp

1-WCT-5

+

Δp

1-2

+

Δp

4-5

=25+5+5=35 kPa

oraz zmiennoprzep

ływowym (z nagrzewnicą)

Δp

zp

=

Δp

N

=

Δp

2-NW1-6

=20 kPa

Odpowiednio do podanych strat ci

śnienia parametry instalacji mają wartość

05

,

0

20

1

3

2

=

=

∆

∆

=

∆

∆

=

−

kPa

kPa

p

p

p

p

c

N

zp

pm

75

.

1

20

35

=

=

∆

∆

=

∆

∆

=

kPa

kPa

p

p

p

p

b

N

W

zp

sp

Dobór zaworu ZR1

Dobór zaworu ZR1

•

Ze wzgl

ędu na małą wartość b =1.75 <3.0 z zalecanego przedziału

a

≥0.5 przyjmujemy wartość współczynnika autorytetu a=0.5.

•

Tak wi

ęc strata ciśnienia w zaworze mieszającym pracującym jako

rozdzielaj

ący wynosi

•

Wymagany wspó

łczynnik przepływu K

VS

ma warto

ść

•

Przyj

ęto z katalogu K

VS

=12 m

3

/h i

średnicę zaworu DN 1

1/4

”

m3/h

.

41

,

13

2

,

0

6

p

V

K

1

ZR

1

VS

=

=

∆

=

bar

kPa

p

p

p

a

a

p

N

N

zp

ZR

2

,

0

20

5

.

0

1

5

.

0

1

1

=

=

∆

=

∆

−

=

∆

⋅

−

=

∆

Dobór zaworu ZR1

Dobór zaworu ZR1

•

Rzeczywista strata ci

śnienia na zaworze regulacyjnym ZR1 wynosi

•

a rzeczywisty wspó

łczynnik autorytetu zaworu

•

Ze wzgl

ędu na małą wartość b

<

3 nale

ży zrównoważyć hydraulicznie

straty ci

śnienia w przewodach o zmiennym przepływie do wartości c = 1

przy pomocy zaworu równowa

żącego ZR3.

bar

25

,

0

12

6

p

2

RZ

1

ZR

=













=

∆

ZR1

N

1

ZR

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

55

.

0

25

.

0

2

.

0

25

.

0

=

+

=

Dobór zaworu ZR2

Dobór zaworu ZR2

Strata ci

śnienia w obiegu stałoprzepływowym (z wymiennikiem ciepła i

pomp

ą obiegową) wynosi

Δp

sp

=

Δp

W

=

Δp

1-WCT-5

+

Δp

1-7

+

Δp

8-5

=25+5+5=35 kPa

a w zmiennoprzep

ływowym ( przez nagrzewnicę)

Δp

zp

=

Δp

N

=

Δp

7-NW2-9

=6 kPa

Odpowiednio do podanych strat ci

śnienia parametry instalacji mają wartość

•

Ze wzgl

ędu na dużą wartość parametru b=5.8 >3.0 z zalecanego

przedzia

łu wartości współczynnika autorytetu zaworu a=0.3-0.5

przyjmujemy minimaln

ą wartość a=0.3.

8

.

5

6

35

=

=

kPa

kPa

b

16

,

0

6

1

=

=

kPa

kPa

c

Dobór zaworu ZR2

Dobór zaworu ZR2

•

Strata ci

śnienia w zaworze mieszającym pracującym jako rozdzielający

wynosi

•

Poniewa

ż Δp

ZR2

< 0.1 bar, do oblicze

ń przyjmujemy zalecaną wartość

minimaln

ą 0,1 bar.

•

Wymagany wspó

łczynnik przepływu K

v

ma warto

ść

•

Przyj

ęto z katalogu najbliższą mniejszą wartość współczynnika

przep

ływu K

VS

=6.3m

3

/h dla zaworu ko

łnierzowego o średnicy DN 20.

N

2

ZR

p

a

1

a

p

∆

⋅

−

=

∆

kPa

p

ZR

57

.

2

6

3

.

0

1

3

.

0

2

=

⋅

−

=

∆

m3/h

.

32

.

6

1

,

0

2

p

V

K

2

ZR

2

VS

=

=

∆

=

Dobór zaworu ZR2

Dobór zaworu ZR2

•

Rzeczywista strata ci

śnienia na zaworze regulacyjnym ZR2 wynosi

•

a rzeczywisty wspó

łczynnik autorytetu zaworu

•

Ze wzgl

ędu na dużą wartość b>3 nie ma potrzeby równoważenia

hydraulicznego straty ci

śnienia w przewodzie mieszającym do wartości

c=1.

bar

1

,

0

3

.

6

2

p

2

RZ

2

ZR

=













=

∆

ZR2

ZR2

p

p

p

∆

+

∆

∆

=

N

a

625

.

0

1

.

0

06

.

0

1

.

0

a

=

+

=

Przyk

ład 2

Przyk

ład 2

•

Do uk

ładu hydraulicznego kotłowni wodnej zgodnego ze schematem

przedstawionym na rys. 2 nale

ży dobrać zawory regulacyjne mieszające

Z1 i Z2.

Kocioł

CO1

P1

Z1

P2

1

2

3

4

5

6

CO2

9
10

7

Kocioł

CO1

P1

Z1

P2

1

2

3

4

5

6

Z2

Dane do oblicze

ń

Dane do oblicze

ń

•

Znane s

ą straty ciśnienia:

•

Δp

1-2-3-4

= 20 kPa

Δp

7-2-3-8

= 30 kPa

•

Δp

5-CO-4

= 80 kPa

Δp

8-CO-9

= 60 kPa

•

Δp

4-6

= 5 kPa

Δp

8-10

= 10 kPa

•

•

oraz obliczeniowy strumie

ń objętości:

•

•

V

CO1

= 8 m

3

/h

V

CO2

= 4 m

3

/h

Dobór zaworu regulacyjnego Z1

Dobór zaworu regulacyjnego Z1

•

Parametry instalacji maj

ą wartość:

•

Poniewa

ż b

>

3,0

do ograniczenia waha

ń sumarycznego strumienia

obj

ętości V

AB100

na wyp

ływie z zaworu do ±10% wystarczy przyjąć

a=0.3

oraz

mo

żna

pomin

ąć

równowa

żenie

obiegów

zmiennoprzep

ływowych,

strata ci

śnienia w zaworze mieszającym

wynosi

Do oblicze

ń przyjmujemy wartość minimalnego spadku ciśnienia Δp

Z1

=

0,1 bar.

0

.

4

20

80

4

3

2

1

4

5

=

=

∆

∆

=

−

−

−

−

−

p

p

b

CO

25

,

0

20

5

4

3

2

1

6

4

=

=

∆

∆

=

−

−

−

−

p

p

c

4

3

2

1

1

1

−

−

−

∆

⋅

−

=

∆

p

a

a

p

Z

kPa

p

Z

57

.

8

20

3

.

0

1

3

.

0

1

=

⋅

−

=

∆

Dobór zaworu regulacyjnego Z1

Dobór zaworu regulacyjnego Z1

•

Wymagany wspó

łczynnik przepływu ma wartość

•

Przyj

ęto z katalogu K

VS

=25 m

3

/h i

średnicę zaworu DN 40

•

Rzeczywista strata ci

śnienia na zaworze regulacyjnym Z1 wynosi

•

a rzeczywisty wspó

łczynnik autorytetu zaworu

m3/h

.

5

,

25

1

,

0

8

1

1

=

=

∆

=

Z

CO

VS

p

V

K

bar

p

RZ

Z

1

,

0

25

8

2

1

=













=

∆

Z1

1

p

p

p

∆

+

∆

∆

=

ZP

Z

a

33

.

0

10

.

0

2

.

0

1

.

0

=

+

=

a

Dobór zaworu regulacyjnego Z2

Dobór zaworu regulacyjnego Z2

•

Parametry instalacji maj

ą wartość:

•

Poniewa

ż

b

<

3.0

wi

ęc do ograniczenia wahań sumarycznego

strumienia obj

ętości V/V

AB100

do ±10% nale

ży przyjąć a = 0.5 oraz

zrównowa

żyć równoległe obiegi zmiennoprzepływowe, tak aby parametr

c=1.

•

Strata ci

śnienia w zaworze mieszającym Z2 wynosi

0

.

2

30

60

8

3

2

7

9

8

=

=

∆

∆

=

−

−

−

−

−

p

p

b

CO

33

,

0

30

10

8

3

2

7

10

8

=

=

∆

∆

=

−

−

−

−

p

p

c

8

3

2

7

2

1

−

−

−

∆

⋅

−

=

∆

p

a

a

p

Z

kPa

p

Z

30

30

5

.

0

1

5

.

0

2

=

⋅

−

=

∆

Dobór zaworu regulacyjnego Z2

Dobór zaworu regulacyjnego Z2

•

Wymagany wspó

łczynnik przepływu K

VS

ma warto

ść

•

Przyj

ęto z katalogu Kvs=8 m

3

/h i

średnicę zaworu gwintowego (niski

koszt) DN 25.

•

Rzeczywista strata ci

śnienia na zaworze regulacyjnym Z2 wynosi

•

Rzeczywisty wspó

łczynnik autorytetu zaworu Z2

m3/h

.

3

,

7

3

,

0

4

2

2

=

=

∆

=

Z

CO

VS

p

V

K

bar

p

RZ

Z

25

,

0

8

4

2

2

=













=

∆

Z2

Z2

p

p

p

∆

+

∆

∆

=

ZP

a

45

.

0

25

.

0

3

.

0

25

.

0

=

+

=

a

Dobór zaworu regulacyjnego Z2

Dobór zaworu regulacyjnego Z2

•

Dobrany zawór nie spe

łnia kryterium dławienia a≥0.5 .

•

Przyj

ęcie w tym przypadku zaworu gwintowego o K

VS

= 4 m

3

/h (zgodnie

z zasad

ą przyjmowania wartości katalogowej najbliższej mniejszej)

spowodowa

łoby nadmierny wzrost straty ciśnienia na zaworze do

Δp

Z2

=1

bar,

a

w

konsekwencji

tak

że duży wzrost wysokości

podnoszenia pompy obiegowej.

•

Poprawnym rozwi

ązaniem jest dobór zaworu kołnierzowego o K

VS

=

6.3m

3

/h o

średnicy DN 20 mm (zgodnie z zasadą przyjmowania wartości

katalogowej

najbli

ższej

mniejszej)

i

jednoczesnym

spe

łnieniem

kryterium d

ławienia a≥0.5.

•

Konsekwencj

ą takiego doboru jest jednak wzrost kosztów zaworu.

bar

p

RZ

Z

40

,

0

3

.

6

4

2

2

=













=

∆

57

.

0

40

.

0

3

.

0

40

.

0

=

+

=

a

Dzi

ękuję za uwagę !

Dzi

ękuję za uwagę !