Trójdrogowe zawory

Trójdrogowe zawory

regulacyjne

regulacyjne

Wyk

ład 3

Wyk

ład 3

Zasady doboru zaworów

Zasady doboru zaworów

regulacyjnych jednodrogowych

regulacyjnych jednodrogowych

Metoda wymiarowania zaworów

jednodrogowych na podstawie kryterium

minimalizacji waha

ń współczynnika

wzmocnienia obiektu regulacji

Zasady doboru zaworów regulacyjnych jednodrogowych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych jednodrogowych

Wspó

łczynnik wzmocnienia

Wspó

łczynnik przenoszenia k

w

•

Charakterystyki statyczne: a – zaworu regulacyjnego (sta

łoprocentowa), b –

wymiennika ciep

ła, c – wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt

regulacji)

h/h

s

m

h

a

m/m

s

Q/Q

s

m

Q

b

h/h

s

h

Q/Q

s

m

Q/Q

s

h

Q

k

s

∆

∆

=

1

)

/

(

)

/

(

100

100

100

=

=

=

=

const

h

h

d

Q

Q

d

k

k

k

S

S

W

c

Zasady doboru zaworów regulacyjnych jednodrogowych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych jednodrogowych

Autorytet zaworów przelotowych (kryterium d

ławienia zaworu)

jest

definiowany jako

•

gdzie:

strata ci

śnienia na zaworze całkowicie otwartym,

strata ci

śnienia w sieci przewodów obwodu regulacji.

Przy sta

łoprocentowej charakterystyce zaworu jako wielkość orientacyjną

przyjmuje si

ę autorytet zaworu

a = 0,3 do 0,5.

Jest to zakres warto

ści, dla którego uzyskuje się dopuszczalny zakres

waha

ń współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji zawór–wymiennik a

tym samym dobr

ą jakość regulacji.

s

z

z

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

100

100

−

∆

100

Z

p

−

∆

s

p

Rodzaje wykona

ń armatury trójdrogowej

Rodzaje wykona

ń armatury trójdrogowej

Zawór trójdrogowy: a) mieszaj

ący, b) rozdzielający

Charakterystyka zaworów trójdrogowych

Charakterystyka zaworów trójdrogowych

Cech

ą charakterystyczną zaworów trójdrogowych

jest to,

że powierzchnia przekroju zmienia się w

gniazdach

(dwa

gniazda)

w

przeciwnych

kierunkach.

Strumienie na drodze A i B s

ą zmienne (od 0 do

100%) a strumie

ń na drodze AB zmienia się w

ograniczonym zakresie (nie wi

ęcej niż ± 10%).

Strumie

ń A służy do regulacji mocy (temperatury),

wp

ływa na kształt charakterystyki obiektu regulacji

zawór-wymiennik.

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 wewn

ętrzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki wewn

ętrzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki zaworów trójdrogowych

Charakterystyki zaworów 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).

Analiza charakterystyk eksploatacyjnych zaworów

trójdrogowych zosta

ła opisana w książkach W.

Chmielnickiego i H. Rossa.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

• Charakterystyka

eksploatacyjna

zaworu

trójdrogowego

zale

ży

od

warto

ści

spadków

ci

śnienia w poszczególnych obwodach układu reg.

K

G

Z

PM

100

100

100

G

Z

k

or

p

p

p

p

∆

+

∆

+

∆

=

∆

sp

Z

zp

or

p

p

p

p

∆

+

∆

+

∆

=

∆

100

ZP

SP

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

Stopie

ń rozdziału – A

Autorytet zaworu trójdrogowego

UWAGA!

Zamiast

∆p

s

przyjmowanego

przy

doborze

zaworów

przelotowych)

w

przypadku

zaworów

3-drogowych

wstawiamy

∆p

zp

zp

z

z

calk

Z

p

p

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

∆

∆

=

100

100

100

100

100

Z

k

calk

p

p

p

∆

+

∆

=

∆

100

Z

zp

calk

p

p

p

∆

+

∆

=

∆

or

zp

or

k

p

p

p

p

A

∆

∆

=

∆

∆

=

100

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

Charakterystyki

eksploatacyjne

zaworu trójdrogowego

dla stopnia rozdzia

łu ciśnienia

A = 0,21

oraz wspó

łczynnikach autorytetu

a = 0,125 (xxxxx),

0,3 (-----) i

0,7 (.....),

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

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 trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

• Z

przedstawionej

analizy

wynika,

że w celu

zapewnienia minimalnych zmian przep

ływów w

kró

ćcu AB, opory obiegu o zmiennym przepływie

Δp

zp

musz

ą być małe w porównaniu do oporów

obiegu o sta

łym przepływie Δp

sp

i spadku ci

śnienia

na zaworze regulacyjnym

Δp

Z100

.

• Najkorzystniejsz

ą charakterystykę uzyskano dla A =

0,07 (xxxxx),

or

zp

or

k

p

p

p

p

A

∆

∆

=

∆

∆

=

100

Wnioski

Wnioski

• Deformacja

charakterystyki

przep

ływowej

na

wyp

ływie z zaworu trójdrogowego (wylot AB) zależy

od stosunku oporu odcinka sieci o zmiennej
warto

ści strumienia objętości do oporu całej sieci.

• Kierowanie si

ę przy doborze średnicy zaworu

trójdrogowego

jedynie

kryterium

warto

ści

wspó

łczynnika

autorytetu

zaworu

nie

jest

uzasadnione, poniewa

ż nie uwzględnia on wpływu

t

łumienia przez opór odcinka sieci o niezmiennym

strumieniu obj

ętości na deformację charakterystyki

przep

ływowej

na

wyp

ływie

AB

z

zaworu

trójdrogowego .

• W praktyce konieczne jest ilo

ściowe określenie

wp

ływu tłumienia.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych

trójdrogowych

•

W

wypadku

stosowania

zaworów

przelotowych

deformacja

charakterystyki zale

ży przede wszystkim od jednego parametru, a

mianowicie autorytetu zaworu a, który zale

ży 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 trójdrogowych
wg H. Rossa

Wyniki bada

ń H. Rossa

K

G

Z

PM

ZP

SP

zp

pm

zp

sp

zp

Z

p

p

c

p

p

b

p

p

a

∆

∆

=

∆

∆

=

∆

∆

=

/

/

/

'

100

Wp

ływ parametru

Wp

ływ parametru a’ i b (c=1)

a’ i b (c=1) na strumie

ń na wypływie z

na strumie

ń na wypływie z

kró

ćca AB (V/V

kró

ćca AB (V/V

100

100

) wg H. Rosa

) wg H. Rosa

Wnioski z bada

ń H. Rosa

Wnioski z bada

ń H. Rosa

• Wymagany autorytet zaworu

a

ma znacz

ącą

warto

ść tylko przy małym tłumieniu przez odcinek

sieci o sta

łym strumieniu objętości (małe wartości

b<3

).

• W wypadku warto

ści parametru

b > 3

wp

ływ

średnicy zaworu trójdrogowego

(a tym samym

autorytetu a)

na zmian

ę charakterystyki w króćcu

AB zaworu jest w zasadzie bez znaczenia.

• Z regu

ły instalacje ogrzewania są projektowane w

taki sposób,

żeby stosunek

b > 3

.

Zasady doboru zaworów trójdrogowych

Zasady doboru zaworów trójdrogowych

Z bada

ń H. Rosa można wyciągnąć następujące wnioski:

•

równowa

żenie

po

łączonych

równolegle

odcinków

o

zmiennym

strumieniu obj

ętości (ZP i PM - parametr c=1) jest celowe tylko przy

warto

ściach parametru b < 3,

•

wspó

łczynnik autorytetu a ma istotny wpływ przy doborze zaworu dla

b < 3. Je

żeli za punkt wyjścia przyjęto dopuszczalne zwiększenie

sumarycznego strumienia obj

ętości (V/V100 = 1,1) to przy b < 3

wspó

łczynnik autorytetu należy przyjmować a=0.5,

•

przy warto

ściach parametru b ≥ 3 zmiana sumarycznego strumienia

obj

ętości jest tak niewielka i w tak małym stopniu zależna od kryterium

d

ławienia a, że deformacja podstawowych charakterystyk zaworu nie

mo

że być miarodajna przy doborze zaworu. W takich sytuacjach trzeba

przyj

ąć inne kryterium, np. kryterium minimalizacji wahań współczynnika

wzmocnienia kz=const dla obiektu zawór + wymiennik ciep

ła i wówczas

wystarczy a=0.3÷0.5.

Dobór zaworu mieszaj

ącego w układach z

Dobór zaworu mieszaj

ącego w układach z

wtryskiem

wtryskiem

d

c

s

b

a

s

Z

p

p

p

−

−

∆

+

∆

≥

∆

100

e

a

s

d

c

s

b

a

s

p

p

p

−

−

−

∆

=

∆

+

∆

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, obliczana dla założonej wartości

autorytetu zaworu a

gdzie:

∆p

zp -

strata ci

śnienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP.

zp

Z

p

a

a

p

∆

⋅

−

=

∆

1

100

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

trójdrogowych – tok oblicze

ń

100

Z

S

VS

p

V

K

∆

=

Tok oblicze

ń

Tok oblicze

ń

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

Tok oblicze

ń

Tok oblicze

ń

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 tak aby c=1

(wstawiamy w przewód mieszaj

ący zawór do ręcznego

nastawiania),

• przy warto

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

Tok oblicze

ń

Tok oblicze

ń

•

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. Zastosowanie tych zaleceń nie jest błędem gdyż zapewnia

dobr

ą jakość regulacji niezależnie od wartości kryterium tłumienia b. Ich

wad

ą może być niska efektywność energetyczna układu – wysokie

koszty pompowania.

•

Minimalny spadek ci

śnienia na zaworze regulacyjnym jako Δp ≥ 0.1 bar,

wg. literatury niemieckiej nawet

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

(a=0.5) ustalaj

ąc K

VS

kierujemy

si

ę średnicą przewodów przyłączanych do zaworu.

5. Sprawdzamy rzeczywist

ą wartość

∆p

Z100

oraz a rzeczywiste.

Dzi

ękuję za uwagę !

Dzi

ękuję za uwagę !