Trójdrogowe zawory regulacyjne Wykład 5

1. Trójdrogowe zawory regulacyjneWykład 5

2. Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych - powtórka ۰ Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs [m3/h] gdzie: Vs[m3/h] – obliczeniowy strumień objętości wody, [bar]– strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym, dla założonej wartości autorytetu zaworu a (kryterium dławienia). • Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym ΔpZ100min ≥ 0.1 bar

3. Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych - powtórka Autorytet zaworów przelotowych (kryterium dławienia zaworu) jest definiowany jako • gdzie: strata ciśnienia na zaworze całkowicie otwartym, strata ciśnienia w sieci przewodów obwodu regulacji. 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.

4. a h Q/Qs h m m Q/Qs b Q m Q/Qs h/hs h/hs m/ms Metoda wymiarowania zaworów na podstawie kryterium minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji - powtórka Współczynnik wzmocnieniaWspółczynnik przenoszenia kw • Charakterystyki statyczne: a – zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b – wymiennika ciepła, c – wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt regulacji) c

5. Optymalne wartości współczynnika autorytetu zaworu przelotowego wyznaczony metodą minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia av- współczynnik autorytetu zaworu, a- parametr obliczeniowy wymiennika, Dla a=0.48 wymiennika z wykresu można odczytać optymalny autorytet zaworu stałoprocentowegoav= 0.30 oraz dopuszczalny maksymalny av= 0.80

6. Zawór trójdrogowy: a) mieszający, b) rozdzielający Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej

7. 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 ± 10%). Strumień A służy do regulacji mocy (temperatury), wpływa na kształt charakterystyki obiektu regulacji zawór-wymiennik.

8. 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. Z G SP K ZP PM

9. Sposoby montażu zaworów trójdrogowych a) zawór mieszający, b) zawór mieszający pełniący funkcję zaworu rozdzielającego, c) zawór rozdzielający

10. Charakterystyki wewnętrzne zaworów trójdrogowych

11. Charakterystyki zaworów trójdrogowych Wymagania: • strumień objętości w obwodzie odbiornika (przyłącze AB) jest stały: ∆V≤ ± 10%Vs, • charakterystyka przyłącza A umożliwia zmianę mocy 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.

12. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego • Charakterystyka eksploatacyjna zaworu trójdrogowego zależy od wartości spadków ciśnienia w poszczególnych obwodach układu reg. Z G SP K ZP PM

13. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego Stopień rozdziału – A Autorytet zaworu trójdrogowego UWAGA! Zamiast ∆ps przyjmowanego przy doborzezaworów przelotowych)w przypadku zaworów 3-drogowych wstawiamy ∆pzp

14. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych 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 (.....),

15. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych 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 (.....),

16. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego • Z przedstawionej analizy wynika, że aby zapewnić minimalne zmiany przepływów w króćcu AB, opory obiegu o zmiennym przepływie Δpzp powinny być małe w porównaniu do oporów obiegu o stałym przepływie Δpsp i spadku ciśnienia na zaworze regulacyjnym ΔpZ100. • Najkorzystniejszą charakterystykę uzyskano dla A = 0,07 (xxxxx),

17. 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 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.

18. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów 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.

19. Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg H. RossaWyniki badań H. Rossa Z G PM SP K ZP

20. Wpływ parametru a’ i b (c=1) na strumień na wypływie z króćca AB (V/V100) wg H. Rosa

21. 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 > 3wpływ 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.

22. 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 współczynnik autorytetu należy przyjmować a=0.5, • przy wartościach parametru b ≥ 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 ≈ 1 dla obiektu zawór + wymiennik ciepła i wówczas wystarczy a=0.3÷0.5.

23. Dobór zaworu mieszającego w układach z wtryskiem

24. Zasady doboru zaworów regulacyjnych trójdrogowych – tok obliczeń 1. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs [m3/h] gdzie: V[m3/h] – obliczeniowy strumień objętości wody, Δpz100 [bar] – strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym, obliczana dla założonej wartości autorytetu zaworu a gdzie: ∆pzp - strata ciśnienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP.

25. Tok obliczeń 2. Określamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a następnie obliczamy wartości parametrów b i c Z G PM SP K ZP

26. 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 ≥ 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 ≥ 3 przyjmujemy a=0.3÷0.5.

27. Tok obliczeń • Wg większości pozycji literaturowych przy doborze trójdrogowych zaworów regulacyjnych należy przyjmować a ≥ 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 Δp ≥ 0.1 bar, wg. literatury niemieckiej nawet ΔpZ100min ≥ 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 ΔpZ100 = Δpzp(a=0.5) ustalając KVS kierujemy się średnicą przewodów przyłączanych do zaworu. 5. Sprawdzamy rzeczywistą wartość ∆pZ100oraz a rzeczywiste.

28. Dziękuję za uwagę !