Подобрать Kvs трехходового клапана и циркуляционного насоса

Kvs клапана – характеристика пропускной способности клапана; условный объемный расход воды через полностью открытый клапан, м3/час при перепаде давлений 1 Бар при нормальных условиях. Указанная величина является основной характеристикой клапана.

Для расчета Kvs можно использовать график зависимости перепада давления на клапане от Kvs и объемного расхода.

График можно скачать по этой ссылке.

Подобрать циркуляционный насос можно по этой ссылке.

Подбор трехходового смесительного клапана

Вычисление коэффициента Kv

Основной расходной характеристикой регулирующей арматуры является условный коэффициент расхода Kvs. Его величина обозначает характерный расход через данную арматуру в четко установленных условиях при 100%-ом открытии. Для выбора регулирующей арматуры с тем или иным значением Kvs необходимо произвести расчет коэффициента расхода Кv, который определяет объемный расход воды в м³/час , который протечет через  регулирующий  клапан в определенных условиях (потеря давления на нем в 1 бар, температура воды 15 ^оС, турбулентное течение, достаточное статическое давление, исключающее возникновение кавитации в указанных условиях).

Ниже в таблице приведены формулы расчета Кv для различных сред

Преимуществом данного коэффициента является его простая физическая интерпретация и то, что в тех случаях, когда рабочей средой является вода, можно упрощенно рассчитать расход прямой пропорцией к корню квадратному перепада давления. Достигнув плотности 1000 кг/м³ и задав перепад давления в барах, получим простую и самую известную формулу для расчета Кv:

Кv = Q / √ Δp

На практике вычисление коэффициента расхода производится с учетом состояния регулирующей  цепи и рабочих условий материала по приведенным выше формулам. Регулирующий клапан должен быть подобран так, чтобы он был способен регулировать максимальный расход в данных эксплуатационных  условиях.  При этом следует контролировать чтобы наименьший регулируемый  расход также поддавался  регулированию. 

При условии, что регулирующее oтношение клапана: r > Kvs / Kv_min

По причине возможного минусового допуска 10% значения  Kv₁₀₀ относительно  Kvs  и  требования  касательно возможности регулирования в области  максимального расхода (снижение и повышение расхода) рекомендуется выбирать  значение  Kvs  регулирующего клапана, которое  больше максимального рабочего значения  Kv:

Kvs = 1,1 ÷ 1,3 Kv

При этом  необходимо  принимать  во  внимание  содержание “предохранительного припуска” в расчете предполагаемого значения Q_max, который может стать причиной завышения производительности арматуры.

Упрощенный процесс расчета трехходового смесительного клапана

Исходные данные:  среда - вода 90 ^оС, статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

                                 Δp_{насос 02}= 35 кПа (0,35 бар), Δp_{трубопр}= 10 кПа (0,1 бар), Δp_{теплообм}= 20 кПа (0,2 бар),

                                 номинальный расход Q_ном= 5 м³/ч.

Типовая схема компоновки регулирующего контура с использованием трехходового смесительного клапана показана на рисунке приведенном ниже.

Δp_{насос 02} =  Δp_клапан + Δp_{теплообм +} Δp_{трубопр}

Δp_клапан= Δp_{насос 02} - Δp_{теплообм} - Δp_{трубопр} = 35 - 20 - 10 = 5 кПа (0,05 бар)

Kv = Q_ном /√Δp_клапан= 5 / √0,05 = 22,4 м³/ч  

Предохранительный припуск (при условии, что расход Q не был завышен):

Kvs = (1,1 ÷ 1,3) * Kv = (1,1 ÷ 1,3) * 22,4 = 24,6 ÷ 29,1 м³/ч

Из серийно производимого ряда Kv величин выберем ближайшую Kvs величину, т.е. Kvs = 25 м3/ч. Этой величине соответствует регулирующий клапан диаметром  DN 40.

Определение гидравлических потерь на выбранном клапане при полном открытии и заданном расходе

Δp_{клапан Н100}= (Q_ном / Kvs)² = (5 /25)² = 4 кПа (0,04 бар)

Предупреждение:  У трехходовых клапанов самым главным  условием  корректного  функционирования является  соблюдение  минимальной  разности  давлений на  патрубках  A  и  B.  Трехходовые  клапаны  в  состоянии справиться  и  со  значительным  дифференциальным давлением  между патрубками  A  и  B,  но  за  счет деформации регулирующей характеристики, происходит ухудшение  регулирующих  способностей.  Поэтому  при малейшем  сомнении  относительно  разности  давлений между  обоими  патрубками (например,  в  случае,  если трехходовой  клапан  прямо присоединен  к  магистральной  сети),  рекомендуем  для качественного регулирования использовать двухходовой вентиль.

Определение авторитета выбранного клапана

Авторитет  прямой  ветви  трехходового  клапана  в  таком соединении,  при условии постоянного расхода по контуру потребителя

а =  Δp_{клапан Н100} / Δp_{клапан Н0} = 4 / 4 = 1

Обозначает, что зависимость расхода в прямой ветви  клапана соответствует идеальной расходной кривой клапана. В данном случае Kvs обеих ветвей совпадают, обе характеристики  линейные,  значит,  суммарный  расход почти постоянный.

Комбинацию равнопроцентной характеристики на пути A, с  линейной  характеристикой  на  пути  B,  бывает  иногда выгодно выбрать в случаях, когда невозможно избежать нагрузки  вводов  А  относительно  В  дифференциальным давлением, или если параметры на первичной стороне слишком высокие