Trójdrogowe zawory
Trójdrogowe zawory
regulacyjne
regulacyjne
Wykład 5
Wykład 5
Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych -
powtórka
` Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest
obliczenie współczynnika przepływu Kvs
VS
KVS =
[m3/h]
"pZ100
gdzie:
Vs[m3/h]  obliczeniowy strumień objętości wody,
a
a
"p = �" "p [bar] strata ciśnienia na zaworze
"pZ100 = �" "pS [bar] strata ciśnienia na zaworze
1- a
regulacyjnym całkowicie otwartym, dla założonej wartości
autorytetu zaworu a (kryterium dławienia).
" Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym "pZ100min e" 0.1 bar
Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych -
Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych -
powtórka
powtórka
Autorytet zaworów przelotowych (kryterium dławienia zaworu) jest
definiowany jako
"pz100
a =
"pz100 + "ps
" gdzie:
"p - strata ciśnienia na zaworze całkowicie otwartym,
"pZ100 - strata ciśnienia na zaworze całkowicie otwartym,
strata ciśnienia w sieci przewodów obwodu regulacji.
"ps -
Przy stałoprocentowej charakterystyce zaworu jako wielkość orientacyjną
przyjmuje się autorytet zaworu a = 0,3 do 0,5.
Jest to zakres wartości, dla którego uzyskuje się dopuszczalny zakres
wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji zawór wymiennik a
tym samym dobrą jakość regulacji.
Metoda wymiarowania zaworów na podstawie kryterium
minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia obiektu
regulacji - powtórka
- powtórka
"Q
ks =
Współczynnik wzmocnienia
"h
kS d(Q / Q100)
Współczynnik przenoszenia kw
kW = = = const =1
kS100 d(h / h100)
" Charakterystyki statyczne: a  zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b 
wymiennika ciepła, c  wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt
regulacji)
regulacji)
a
h b Q/Qs
c h
Q
m
m
m
Q/Qs
Q/Qs
h/hs
h/hs
m/ms
Optymalne wartości współczynnika autorytetu zaworu
Optymalne wartości współczynnika autorytetu zaworu
przelotowego wyznaczony metodą minimalizacji wahań
przelotowego wyznaczony metodą minimalizacji wahań
współczynnika wzmocnienia
współczynnika wzmocnienia
av- współczynnik autorytetu
zaworu,
a- parametr obliczeniowy
wymiennika,
Dla a=0.48 wymiennika z
Dla a=0.48 wymiennika z
wykresu można odczytać
optymalny autorytet zaworu
stałoprocentowego av= 0.30
oraz dopuszczalny maksymalny
av= 0.80
Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej
Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej
Zawór trójdrogowy: a) mieszający, b) rozdzielający
Charakterystyka zaworów trójdrogowych
Charakterystyka zaworów trójdrogowych
Cechą charakterystyczną zaworów trójdrogowych
jest to, że powierzchnia przekroju zmienia się w
gniazdach (dwa gniazda) w przeciwnych
kierunkach.
Strumienie na drodze A i B są zmienne (od 0 do
100%) a strumień na drodze AB zmienia się w
ograniczonym zakresie (nie więcej niż ą 10%).
Strumień A służy do regulacji mocy (temperatury),
wpływa na kształt charakterystyki obiektu regulacji
zawór-wymiennik.
Sposoby montażu zaworów trójdrogowych
Sposoby montażu zaworów trójdrogowych
W układzie hydraulicznym z zaworem trójdrogowym można wyróżnić trzy
obiegi:
" część, w której strumień przepływającego czynnika jest stały (jest to
tzw. obieg stałego przepływu - SP),
" obieg zmiennego przepływu zależny od stopnia otwarcia zaworu ZP,
" przewód mieszający o zmiennym przepływie PM.
" przewód mieszający o zmiennym przepływie PM.
Z
G
SP
K ZP
PM
Sposoby montażu zaworów trójdrogowych
Sposoby montażu zaworów trójdrogowych
a) zawór mieszający,
b) zawór mieszający pełniący
funkcję zaworu rozdzielającego,
funkcję zaworu rozdzielającego,
c) zawór rozdzielający
Charakterystyki wewnętrzne zaworów trójdrogowych
Charakterystyki wewnętrzne zaworów trójdrogowych
Charakterystyki zaworów trójdrogowych
Charakterystyki zaworów trójdrogowych
Wymagania:
" strumień objętości w obwodzie odbiornika (przyłącze AB)
jest stały: "Vd" ą 10%Vs,
" charakterystyka przyłącza A umożliwia zmianę mocy
cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu
cieplnej instalacji proporcjonalnie do skoku zaworu
(kryterium minimalizacji wahań współczynnika
wzmocnienia obiektu regulacji).
Analiza charakterystyk eksploatacyjnych zaworów
trójdrogowych została opisana w książkach W.
Chmielnickiego i H. Rossa.
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
wg Chmielnickiego
wg Chmielnickiego
" Charakterystyka eksploatacyjna zaworu
trójdrogowego zależy od wartości spadków
ciśnienia w poszczególnych obwodach układu reg.
"por = "pzp + "pZ100 + "psp
"por = "pzp + "pZ100 + "psp
"por = "pk100 +"pZ100 +"pG100
"por = "pk100 +"pZ100 +"pG100
Z
G
SP
K ZP
PM
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
wg Chmielnickiego
wg Chmielnickiego
Stopień rozdziału  A
"pzp
"pk100
A = =
"por "por
"pZ100 "pz100
"pZ100 "pz100
a = =
a = =
Autorytet zaworu trójdrogowego
Autorytet zaworu trójdrogowego
"pcalk "pz100 + "pzp
"pcalk = "pk100 + "pZ100 "pcalk = "pzp + "pZ100
UWAGA!
Zamiast "ps przyjmowanego przy doborze zaworów
przelotowych) w przypadku zaworów 3-drogowych
wstawiamy "pzp
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
wg Chmielnickiego
wg Chmielnickiego
Charakterystyki
eksploatacyjne
zaworu trójdrogowego
dla stopnia rozdziału ciśnienia
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 różnych stopniach
rozdziału 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 aby zapewnić
minimalne zmiany przepływów w króćcu AB, opory
obiegu o zmiennym przepływie "pzp powinny być
małe w porównaniu do oporów obiegu o stałym
przepływie "p i spadku ciśnienia na zaworze
przepływie "psp i spadku ciśnienia na zaworze
regulacyjnym "pZ100.
"pzp
"pk100
A = =
"por "por
" Najkorzystniejszą charakterystykę uzyskano dla A =
0,07 (xxxxx),
Wnioski
Wnioski
" Deformacja charakterystyki przepływowej na wypływie z
zaworu trójdrogowego (wylot AB) zależy od stosunku oporu
odcinka sieci o zmiennej wartości strumienia objętości do
oporu całej sieci.
" Kierowanie się przy doborze średnicy zaworu trójdrogowego
jedynie kryterium wartości współczynnika autorytetu zaworu
jedynie kryterium wartości współczynnika autorytetu zaworu
nie jest uzasadnione, ponieważ nie uwzględnia on wpływu
nie jest uzasadnione, ponieważ nie uwzględnia on wpływu
tłumienia przez opór odcinka sieci o niezmiennym
strumieniu objętości na deformację charakterystyki
przepływowej na wypływie AB z zaworu trójdrogowego .
" W praktyce konieczne jest ilościowe określenie wpływu
tłumienia.
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów
trójdrogowych
trójdrogowych
" W wypadku stosowania zaworów przelotowych deformacja
charakterystyki zależy przede wszystkim od jednego parametru, a
mianowicie autorytetu zaworu a, który zależy z kolei od doboru średnicy
zaworu.
" W wypadku zaworów trójdrogowych taki wpływ mają trzy parametry, a
mianowicie: a (a ), b, c.
mianowicie: a (a ), b, c.
"pZ100 "pZ100
a = =
"pcalk "pZ100 + "pzp
Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych
wg H. Rossa
Wyniki badań H. Rossa
a'= "pZ100 / "pzp
b = "psp / "pzp
c = "ppm / "pzp
Z
G
PM SP
K ZP
Wpływ parametru a i b (c=1) na strumień na wypływie z
Wpływ parametru a i b (c=1) na strumień na wypływie z
króćca AB (V/V100) wg H. Rosa
króćca AB (V/V100) wg H. Rosa
Wnioski z badań H. Rosa
Wnioski z badań H. Rosa
" Wymagany autorytet zaworu a ma znaczącą
wartość tylko przy małym tłumieniu przez odcinek
sieci o stałym strumieniu objętości (małe wartości
b<3).
" W wypadku wartości parametru b > 3 wpływ
" W wypadku wartości parametru b > 3 wpływ
średnicy zaworu trójdrogowego (a tym samym
autorytetu a) na zmianę charakterystyki w króćcu
AB zaworu jest w zasadzie bez znaczenia.
" Z reguły instalacje ogrzewania są projektowane w
taki sposób, żeby stosunek b > 3.
Zasady doboru zaworów trójdrogowych
Zasady doboru zaworów trójdrogowych
Z badań H. Rosa można wyciągnąć następujące wnioski:
" równoważenie połączonych równolegle odcinków o zmiennym
strumieniu objętości (ZP i PM - parametr c=1) jest celowe tylko przy
wartościach parametru b < 3,
" współczynnik autorytetu a ma istotny wpływ przy doborze zaworu dla
b < 3. Jeżeli za punkt wyjścia przyjęto dopuszczalne zwiększenie
sumarycznego strumienia objętości (V/V100 = 1,1) to przy b < 3
sumarycznego strumienia objętości (V/V100 = 1,1) to przy b < 3
współczynnik autorytetu należy przyjmować a=0.5,
współczynnik autorytetu należy przyjmować a=0.5,
" przy wartościach parametru b e" 3 zmiana sumarycznego strumienia
objętości jest tak niewielka i w tak małym stopniu zależna od kryterium
dławienia a, że deformacja podstawowych charakterystyk zaworu nie
może być miarodajna przy doborze zaworu. W takich sytuacjach trzeba
przyjąć inne kryterium, np. kryterium minimalizacji wahań współczynnika
wzmocnienia kz=const H" 1 dla obiektu zawór + wymiennik ciepła i
wówczas wystarczy a=0.3�0.5.
Dobór zaworu mieszającego w układach z
Dobór zaworu mieszającego w układach z
wtryskiem
wtryskiem
a-b c-d a-e
"ps + "ps = "ps
a-b c-d
"pZ100 e" "ps + "ps
Zasady doboru zaworów regulacyjnych
trójdrogowych  tok obliczeń
1. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu
regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs
VS
[m3/h]
KVS =
"pZ100
gdzie:
V[m3/h]  obliczeniowy strumień objętości wody,
V[m3/h]  obliczeniowy strumień objętości wody,
"pz100 [bar]  strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym
całkowicie otwartym, obliczana dla założonej wartości
autorytetu zaworu a
a
"pZ100 = �" "pzp
1- a
gdzie:
"pzp - strata ciśnienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP.
Tok obliczeń
Tok obliczeń
2. Określamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a
następnie obliczamy wartości parametrów b i c
b = "psp / "pzp
c = "p / "p
c = "ppm / "pzp
Z
G
PM SP
K ZP
Tok obliczeń
Tok obliczeń
3. Kierując się wynikami badań H. Roosa w zależności od
wartości parametru b przyjmujemy wartość współczynnika
autorytetu a:
" przy b < 3 współczynnik autorytetu należy przyjmować a e"
0.5 i równoważymy hydraulicznie połączone równolegle
0.5 i równoważymy hydraulicznie połączone równolegle
odcinki o zmiennym strumieniu objętości tak aby c=1
(wstawiamy w przewód mieszający zawór do ręcznego
nastawiania),
" przy wartościach parametru b e" 3 przyjmujemy a=0.3�0.5.
Tok obliczeń
Tok obliczeń
" Wg większości pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych
zaworów regulacyjnych należy przyjmować a e" 0.5 i równoważyć
hydraulicznie połączone równolegle odcinki o zmiennym strumieniu
objętości. Zastosowanie tych zaleceń nie jest błędem gdyż zapewnia
dobrą jakość regulacji niezależnie od wartości kryterium tłumienia b. Ich
wadą może być niska efektywność energetyczna układu  wysokie
koszty pompowania.
" Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym jako "p e" 0.1 bar,
" Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym jako "p e" 0.1 bar,
wg. literatury niemieckiej nawet "pZ100min e" 0.03 do 0.05 bar.
4. Po obliczeniu współczynnika przepływu KVS z katalogu zaworów
dobieramy średnicę zaworu o wartości KVS najbliższej mniejszej (jeżeli
pozwala na to "pd) od wyliczonej.
Przy małych wartościach "pZ100 = "pzp (a=0.5) ustalając KVS kierujemy
się średnicą przewodów przyłączanych do zaworu.
5. Sprawdzamy rzeczywistą wartość "pZ100 oraz a rzeczywiste.
Dziękuję za uwagę !
Dziękuję za uwagę !