Trójdrogowe zawory

Trójdrogowe zawory

regulacyjne

regulacyjne

Wykład 5

Wykład 5

Podstaw do doboru rednicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest

obliczenie współczynnika przepływu

Kvs

[m3/h]

gdzie:

V

s

[m3/h]

– obliczeniowy strumie obj to ci wody,

[bar]– strata ci nienia na zaworze

p

a

p

∆

⋅

=

∆

Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych -

powtórka

100

Z

S

VS

p

V

K

∆

=

[bar]– strata ci nienia na zaworze

regulacyjnym całkowicie otwartym, dla zało onej warto ci

autorytetu zaworu

a

(kryterium dławienia).

• Minimalny spadek ci nienia na zaworze regulacyjnym

p

Z100min

0.1 bar

S

100

Z

p

a

1

a

p

∆

⋅

−

=

∆

Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych --

powtórka

powtórka

Autorytet zaworów przelotowych (kryterium dławienia zaworu)

jest

definiowany jako

• gdzie:

strata ci nienia na zaworze całkowicie otwartym,

s

z

z

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

100

100

−

∆p

strata ci nienia na zaworze całkowicie otwartym,

strata ci nienia w sieci przewodów obwodu regulacji.

Przy stałoprocentowej charakterystyce zaworu jako wielko

orientacyjn

przyjmuje si autorytet zaworu

a = 0,3 do 0,5.

Jest to zakres warto ci, dla którego uzyskuje si dopuszczalny zakres

waha współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji zawór–wymiennik a

tym samym dobr jako

regulacji.

−

∆

100

Z

p

−

∆

s

p

Metoda wymiarowania zaworów na podstawie kryterium

minimalizacji waha współczynnika wzmocnienia obiektu

regulacji

-- powtórka

powtórka

Współczynnik wzmocnienia

Współczynnik przenoszenia

k

w

• Charakterystyki statyczne: a – zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b –

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

regulacji)

h

Q

k

s

∆

∆

=

1

)

/

(

)

/

(

100

100

100

=

=

=

=

const

h

h

d

Q

Q

d

k

k

k

S

S

W

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

c

Optymalne warto ci współczynnika autorytetu zaworu

Optymalne warto ci współczynnika autorytetu zaworu

przelotowego wyznaczony metod minimalizacji waha

przelotowego wyznaczony metod minimalizacji waha

współczynnika wzmocnienia

współczynnika wzmocnienia

a

v

- współczynnik autorytetu

zaworu,

a

- parametr obliczeniowy

wymiennika,

Dla

a

=0.48 wymiennika z

Dla

a

=0.48 wymiennika z

wykresu mo na odczyta

optymalny autorytet zaworu

stałoprocentowego

a

v

= 0.30

oraz dopuszczalny maksymalny

a

v

= 0.80

Rodzaje wykona armatury trójdrogowej

Rodzaje wykona armatury trójdrogowej

Zawór trójdrogowy: a) mieszaj cy, b) rozdzielaj cy

Charakterystyka zaworów trójdrogowych

Charakterystyka zaworów trójdrogowych

Cech charakterystyczn zaworów trójdrogowych

jest to, e powierzchnia przekroju zmienia si w

gniazdach

(dwa

gniazda)

w

przeciwnych

kierunkach.
Strumienie na drodze A i B s zmienne (od 0 do

100%) a strumie na drodze AB zmienia si w

ograniczonym zakresie (nie wi cej ni ± 10%).
Strumie A słu y do regulacji mocy (temperatury),

wpływa na kształt charakterystyki obiektu regulacji

zawór-wymiennik.

Sposoby monta u zaworów trójdrogowych

Sposoby monta u zaworów trójdrogowych

W układzie hydraulicznym z zaworem trójdrogowym mo na wyró ni trzy

obiegi:

•

cz

, w której strumie przepływaj cego czynnika jest stały (jest to

tzw. obieg stałego przepływu - SP),

• obieg zmiennego przepływu zale ny od stopnia otwarcia zaworu ZP,
• przewód mieszaj cy o zmiennym przepływie PM.

• przewód mieszaj cy o zmiennym przepływie PM.

K

G

Z

PM

ZP

SP

Sposoby monta u zaworów trójdrogowych

Sposoby monta u zaworów trójdrogowych

a) zawór mieszaj cy,

b) zawór mieszaj cy pełni cy

funkcj zaworu rozdzielaj cego,

funkcj zaworu rozdzielaj cego,

c) zawór rozdzielaj cy

Charakterystyki wewn trzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki wewn trzne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki zaworów trójdrogowych

Charakterystyki zaworów trójdrogowych

Wymagania:
•

strumie obj to ci w obwodzie odbiornika (przył cze AB)

jest stały:

V ± 10%Vs

,

•

charakterystyka przył cza A umo liwia zmian mocy

cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu

cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu

(kryterium minimalizacji waha współczynnika

wzmocnienia obiektu regulacji).

Analiza charakterystyk eksploatacyjnych zaworów

trójdrogowych została opisana w ksi kach W.

Chmielnickiego i H. Rossa.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

• Charakterystyka

eksploatacyjna

zaworu

trójdrogowego

zale y

od

warto ci

spadków

ci nienia w poszczególnych obwodach układu reg.

100

100

100

G

Z

k

or

p

p

p

p

∆

+

∆

+

∆

=

∆

sp

Z

zp

or

p

p

p

p

∆

+

∆

+

∆

=

∆

100

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 rozdziału – A

Autorytet zaworu trójdrogowego

z

Z

p

p

a

∆

=

∆

=

100

100

or

zp

or

k

p

p

p

p

A

∆

∆

=

∆

∆

=

100

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

∆

+

∆

=

∆

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

Charakterystyki
eksploatacyjne
zaworu trójdrogowego
dla stopnia rozdziału ci nienia
A = 0,21
oraz współczynnikach 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 stałym współczynniku
autorytetu a = 0,3
oraz ró nych stopniach
rozdziału ci nienia:

A = 0,07 (xxxxx),
0,21 (-----)
0,49 (.....),

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych

wg Chmielnickiego

wg Chmielnickiego

• Z przedstawionej analizy wynika, e aby zapewni

minimalne zmiany przepływów w kró cu AB, opory

obiegu o zmiennym przepływie

p

zp

powinny by

małe w porównaniu do oporów obiegu o stałym

przepływie

p

i spadku ci nienia na zaworze

przepływie

p

sp

i spadku ci nienia na zaworze

regulacyjnym

p

Z100

.

• Najkorzystniejsz charakterystyk uzyskano dla A =

0,07 (xxxxx),

or

zp

or

k

p

p

p

p

A

∆

∆

=

∆

∆

=

100

Wnioski

Wnioski

• Deformacja charakterystyki przepływowej na wypływie z

zaworu trójdrogowego (wylot AB) zale y od stosunku oporu

odcinka sieci o zmiennej warto ci strumienia obj to ci do

oporu całej sieci.

• Kierowanie si przy doborze rednicy zaworu trójdrogowego

jedynie kryterium warto ci współczynnika autorytetu zaworu

nie jest uzasadnione, poniewa nie uwzgl dnia on wpływu

jedynie kryterium warto ci współczynnika autorytetu zaworu

nie jest uzasadnione, poniewa nie uwzgl dnia on wpływu

tłumienia przez opór odcinka sieci o niezmiennym

strumieniu obj to ci

na deformacj

charakterystyki

przepływowej na wypływie AB z zaworu trójdrogowego .

• W praktyce konieczne jest ilo ciowe okre lenie wpływu

tłumienia.

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

Charakterystyki eksploatacyjne zaworów

trójdrogowych

trójdrogowych

• W

wypadku

stosowania

zaworów

przelotowych

deformacja

charakterystyki zale y przede wszystkim od jednego parametru, a

mianowicie autorytetu zaworu

a

, który zale y z kolei od doboru rednicy

zaworu.

• W wypadku zaworów trójdrogowych taki wpływ maj trzy parametry, a

mianowicie:

a (a’), b, c.

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 H. Rossa

zp

pm

zp

sp

zp

Z

p

p

c

p

p

b

p

p

a

∆

∆

=

∆

∆

=

∆

∆

=

/

/

/

'

100

K

G

Z

PM

ZP

SP

Wpływ parametru

Wpływ parametru

a’ i b (c=1)

a’ i b (c=1)

na strumie na wypływie z

na strumie na wypływie z

kró ca AB (V/V

kró ca AB (V/V

100

100

) wg H. Rosa

) wg H. Rosa

Wnioski z bada H. Rosa

Wnioski z bada H. Rosa

• Wymagany autorytet zaworu

a

ma znacz c

warto

tylko przy małym tłumieniu przez odcinek

sieci o stałym strumieniu obj to ci (małe warto ci

b

<3

).

• W wypadku warto ci parametru

b

> 3

wpływ

• W wypadku warto ci parametru

b

> 3

wpływ

rednicy zaworu trójdrogowego

(a tym samym

autorytetu a)

na zmian charakterystyki w kró cu

AB zaworu jest w zasadzie bez znaczenia.

• Z reguły instalacje ogrzewania s projektowane w

taki sposób, eby stosunek

b

> 3

.

Zasady doboru zaworów trójdrogowych

Zasady doboru zaworów trójdrogowych

Z bada H. Rosa mo na wyci gn

nast puj ce wnioski:

• równowa enie poł czonych równolegle odcinków o zmiennym

strumieniu obj to ci (ZP i PM - parametr

c

=1) jest celowe tylko przy

warto ciach parametru

b

< 3,

• współczynnik autorytetu

a

ma istotny wpływ przy doborze zaworu dla

b

< 3. Je eli za punkt wyj cia przyj to dopuszczalne zwi kszenie

sumarycznego strumienia obj to ci (

V/V100

= 1,1) to przy

b

< 3

współczynnik autorytetu nale y przyjmowa

a

=0.5,

sumarycznego strumienia obj to ci (

V/V100

= 1,1) to przy

b

< 3

współczynnik autorytetu nale y przyjmowa

a

=0.5,

• przy warto ciach parametru

b

3 zmiana sumarycznego strumienia

obj to ci jest tak niewielka i w tak małym stopniu zale na od kryterium

dławienia

a

, e deformacja podstawowych charakterystyk zaworu nie

mo e by miarodajna przy doborze zaworu. W takich sytuacjach trzeba

przyj

inne kryterium, np. kryterium minimalizacji waha współczynnika

wzmocnienia kz=const

1 dla obiektu zawór + wymiennik ciepła i

wówczas wystarczy

a

=0.3÷0.5.

Dobór zaworu mieszaj cego w układach z

Dobór zaworu mieszaj cego w układach z

wtryskiem

wtryskiem

e

a

s

d

c

s

b

a

s

p

p

p

−

−

−

∆

=

∆

+

∆

d

c

s

b

a

s

Z

p

p

p

−

−

∆

+

∆

≥

∆

100

1. Podstaw

do doboru

rednicy nominalnej zaworu

regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

V[m3/h]

– obliczeniowy strumie obj to ci wody,

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

trójdrogowych – tok oblicze

100

Z

S

VS

p

V

K

∆

=

V[m3/h]

– obliczeniowy strumie obj to ci wody,

p

z100

[bar] – strata ci nienia na zaworze regulacyjnym

całkowicie otwartym, obliczana dla zało onej warto ci

autorytetu zaworu a

gdzie:

p

zp -

strata ci nienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP.

zp

Z

p

a

a

p

∆

⋅

−

=

∆

1

100

Tok oblicze

Tok oblicze

zp

sp

p

p

c

p

p

b

∆

∆

=

∆

∆

=

/

/

2.

Okre lamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a

nast pnie obliczamy warto ci parametrów

b

i

c

K

G

Z

PM

ZP

SP

zp

pm

p

p

c

∆

∆

=

/

Tok oblicze

Tok oblicze

3. Kieruj c si wynikami bada H. Roosa w zale no ci od

warto ci parametru

b

przyjmujemy warto

współczynnika

autorytetu

a:

• przy

b

< 3 współczynnik autorytetu nale y przyjmowa

a

0.5 i równowa ymy hydraulicznie poł czone równolegle

0.5 i równowa ymy hydraulicznie poł czone równolegle

odcinki o zmiennym strumieniu obj to ci tak aby c=1

(wstawiamy w przewód mieszaj cy zawór do r cznego

nastawiania),

• przy warto ciach parametru

b

3 przyjmujemy

a

=0.3÷0.5.

Tok oblicze

Tok oblicze

• Wg wi kszo ci pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych

zaworów regulacyjnych nale y przyjmowa

a

0.5

i równowa y

hydraulicznie poł czone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu

obj to ci. Zastosowanie tych zalece nie jest bł dem gdy zapewnia

dobr jako

regulacji niezale nie od warto ci kryterium tłumienia b. Ich

wad mo e by niska efektywno

energetyczna układu – wysokie

koszty pompowania.

• Minimalny spadek ci nienia na zaworze regulacyjnym jako p 0.1 bar,

• Minimalny spadek ci nienia na zaworze regulacyjnym jako p 0.1 bar,

wg. literatury niemieckiej nawet

p

Z100min

0.03 do 0.05

bar.

4. Po obliczeniu współczynnika przepływu K

VS

z katalogu zaworów

dobieramy rednic zaworu o warto ci K

VS

najbli szej mniejszej (je eli

pozwala na to p

d

) od wyliczonej.

Przy małych warto ciach

p

Z100

= p

zp

(a=0.5) ustalaj c K

VS

kierujemy

si

rednic przewodów przył czanych do zaworu.

5. Sprawdzamy rzeczywist warto

p

Z100

oraz

a

rzeczywiste.

Dzi kuj za uwag !

Dzi kuj za uwag !