1. Wstęp

Nastawniki - elementy znajdujące się bezpośrednio w układzie automatycznej regulacji, które oddziałują na strumień masy. Od charakterystyki nastawnika zależy poprawne działanie układu technologicznego. Jednym z nastawników jest zawór regulacyjny, który badaliśmy. Wybór charakterystyki zaworu zależy od potrzeb instalacji. Cel ćwiczenia - pomiary niezbędne do wyznaczenia charakterystyk przepływu i roboczych wskazanego zaworu. (49 słów!!!)

1. Tabele wynikowe

Δh1 – różnica wysokości cieczy w manometrze przed zaworem

Δh2 – różnica wysokości cieczy w manometrze za zaworem

Tab 2.1 Tabela wynikowa podczas otwierania zaworu dla N=100%.

Lp	Δh1	Δh2	Δph1	Δph2	I	$\dot{m}$	qv	kv
	mm	mm	Pa	Pa	mA	kg/h	m3/h	m3/h
1.	140	140	1400	1400	6	19,08	15,84	1081
2.	160	245	1600	2450	7,5	25,2	20,88	1184
3.	200	310	2000	3100	8,5	28,44	23,76	1201
4.	280	341	2800	3410	9	29,88	24,84	1138
5.	340	361	3400	3610	9,2	30,60	25,56	1102
6.	480	377	4800	3770	9,5	31,32	26,28	1025
7.	760	381	7600	3810	9,5	31,68	26,28	888
8.	1280	388	12800	3880	9,7	31,68	26,64	744

Tab 2.2 Tabela wynikowa podczas zamykania zaworu dla N=100%.

Lp	Δh1	Δh2	Δph1	Δph2	I	$\dot{m}$	qv	kv
	mm	mm	Pa	Pa	mA	kg/h	m3/h	m3/h
1.	195	367	1950	3670	9,5	30,96	25,92	1248
2.	300	365	3000	3650	9	30,96	25,56	1131
3.	325	331	3250	3310	9	29,52	24,48	1091
4.	460	300	4600	3000	8,5	28,08	23,40	969
5.	710	225	7100	2250	8	24,12	20,16	752
6.	1280	100	12800	1000	6	16,20	13,32	409

Tab 2.3 Tabela wynikowa podczas zamykania zaworu dla N=50%.

Lp	Δh1	Δh2	Δph1	Δph2	I	$\dot{m}$	qv	kv
	mm	mm	Pa	Pa	mA	kg/h	m3/h	m3/h
1	110	392	1100	3920	9,8	32,04	26,64	1357
2	115	389	1150	3890	9,7	31,68	26,64	1355
3	135	384	1350	3840	9,6	31,68	26,28	1317
4	155	381	1550	3810	9,5	31,68	26,28	1296
5	195	372	1950	3720	9,4	30,96	25,92	1243
6	280	349	2800	3490	9,3	30,24	25,20	1147
7	335	332	3350	3320	9,1	29,52	24,48	1082
8	455	305	4550	3050	9	28,08	23,40	969

1. Wzory i przykładowe obliczenia dla pomiaru nr 8

Spadek ciśnienia na zaworze:

Δp_h1 = ρ • g • Δh₁ = 1000 • 10 • 0, 455 = 4550 Pa (1)

ρ − gestosc powietrza

$$g - przyspieszenie\ ziemskie\ \approx 10\frac{m}{s^{2}}$$

Strumień masy przepływającego przez zwężkę:

$\dot{m} = \propto \bullet \varepsilon \bullet A_{d} \bullet \sqrt{\frac{{2 \bullet \Delta p}_{h2}}{v}}$ = $0,707 \bullet 0,98 \bullet 0,0001326 \bullet \sqrt{\frac{2*3050}{0,84}} = 0,0078\frac{\text{kg}}{s}$, (2)

Liczba przepływu - ∝ = 0, 707, (3)

Współczynnik ekspansji - ε = 098, (4)

Powierzchnia zwężki - A_d = 0, 0001326 m², (5)

Objętość właściwa - $v = 0,84\frac{m^{3}}{\text{kg}}$ (6)

Strumień objętości:

$\dot{\text{qv}} = \frac{\dot{m}}{\rho_{\text{pow}}} = \frac{0,0078}{1,2} = 0,0065\frac{m^{3}}{s} \approx 29,4\frac{m^{3}}{h}$, (7)

$\rho_{\text{pow}} = 1,2\frac{\text{kg}}{m^{3}}$ (8)

Współczynnik wymiarowy zaworu:

$k_{v} = 192,6 \bullet \dot{\text{qv}} \bullet \sqrt{\frac{\rho_{\text{pow}} \bullet T}{\text{Δp}_{h1} + \text{Δp}_{h2}}} = 192,6 \bullet 23,40 \bullet \sqrt{\frac{1,2 \bullet 293}{4550 + 3050}} = 969\frac{m^{3}}{h}$, (9)

T=20˚C

1. Wykresy

Rys 4.1 Wykres przedstawiający zależność m=f(Δph2) dla zaworu o N=100%.

Rys 4.2 Wykres przedstawiający zależność qv=f(I) dla zaworu o N=100%.

Rys 4.3 Wykres przedstawiający zależność kv=f(I) dla zaworu o N=100%.

Rys 4.4 Wykres przedstawiający zależność m=f(Δph2) dla zaworu o N=50%.

Rys 4.5 Wykres przedstawiający zależność qv=f(I) dla zaworu o N=50%.

Rys 4.6 Wykres przedstawiający zależność kv=f(I) dla zaworu o N=50%

1. Wnioski

Badany był zawór w dwóch pozycjach otwarcia – 50% i 100%. Z wyników pomiarowych stworzone zostały wykresy przedstawione w poprzednim punkcie. Wynika z nich, że zależność pomiędzy przepływającym strumieniem masy, a spadkiem ciśnienia na zwężce jest liniowa (Rys. 4.4) oraz, że zarówno w przypadku otwarcia jak i zamykania zaworu, linie trendu niemalże się ze sobą pokrywają (Rys. 4.1). Można z nich odczytać charakterystyki wybranego elementu. Podczas ćwiczenia poznane zostało jedno z wielu zastosowań ww. nastawnika (zmiana natężenia przepływu gazu). Podobne zawory do badanego mogą być wykorzystywane m.in. podczas zabezpieczania urządzeń pneumatycznych przed ich uszkodzeniem poprzez zmianę natężenia przepływu gazu lub przez różnego rodzaju urządzenia zasilane sprężonym powietrzem. Na wykresie (Rys. 4.5) można zauważyć nieliniowość, która wynika ze strat zwiększających się wraz z zamykaniem zaworu.

1. Schemat stanowiska