Literatura: 1. Chmielnicki W.: Regulacja automatyczna urządzeń ciepłowniczych. Warszawa Ross H.: Zagadnienia hydrauliczne w instalacjach

Transkrypt

1 Trójdrogowe zawory regulacyjne Wykład 3 Literatura: 1. Chmielnicki W.: Regulacja automatyczna urządzeń ciepłowniczych. Warszawa Ross H.: Zagadnienia hydrauliczne w instalacjach ogrzewania wodnego. Warszawa 1997.

2 Kryterium doboru zaworów regulacyjnych jednodrogowych Współczynnik wzmocnienia Współczynnik przenoszenia kw k s k W Q = h ks d( Q / Q100) = = = const k d( h / h ) S = 1 Charakterystyki statyczne: a zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b wymiennika ciepła, c wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt regulacji) a h m b m Q c h m Q/Q s Q/Q s Q/Q s h/h s m/m s h/h s

3 Kryterium doboru zaworów regulacyjnych jednodrogowych autorytet a Autorytet zaworów przelotowych (kryterium dławienia zaworu) jest definiowany jako gdzie: Z100 s a = z100 z100 + strata ciśnienia na zaworze całkowicie otwartym, strata ciśnienia wsieci 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. s

4 Rodzaje wykonań armatury trójdrogowej Zawórtrójdrogowy: a) mieszający, b) rozdzielający

5 Charakterystyka zaworów trójdrogowych Cechą charakterystyczną zaworów trójdrogowych jest to, że powierzchnia przekroju zmienia się w gniazdach (dwa gniazda) wprzeciwnych kierunkach. Strumienie na drodze A i B sązmienne (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 zawórwymiennik.

6 Sposoby montażu zaworów trójdrogowych Wukładzie hydraulicznym zzaworem trójdrogowym można wyróżnić trzy obiegi: część, wktórej strumień przepływającego czynnika jest stały (jest to tzw. obieg stałego przepływu -SP), obieg zmiennego przepływu zależny od stopnia otwarcia zaworu ZP, przewód mieszający ozmiennym przepływie PM. K ZP PM Z SP G

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

8 Charakterystyki wewnętrzne zaworów trójdrogowych (teotretyczne przy stałej z!)

9 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). Uwaga: Analiza charakterystyk eksploatacyjnych zaworów trójdrogowych została opisana m. innymi w książkach W. Chmielnickiego i H. Rossa.

10 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego (z zmienne!) Charakterystyka eksploatacyjna zaworu trójdrogowego zależy od wartości spadków ciśnienia wposzczególnych obwodach układu reg. or = + Z sp K ZP PM Z SP G

11 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego Stopień rozdziału A Autorytet zaworu trójdrogowego UWAGA! A a = or = + Z sp por = Z100 calk = z z100 Zamiast s przyjmowanego przy doborze zaworów przelotowych) w przypadku zaworów 3-drogowych wstawiamy calk = + Z100

12 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego a = Z100 calk = z z100 Charakterystyki eksploatacyjne zaworu trójdrogowego dla stopnia rozdziału ciśnienia A = 0,21 oraz współczynnikach autorytetu a = 0,125 (xxxxx), 0,3 (-----) i 0,7 (...),

13 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 (...), A = p or Najkorzystniejszą charakterystykę uzyskano dla A = 0,07 (xxxxx),

14 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg Chmielnickiego Zprzedstawionej analizy wynika, że: w celu zapewnienia minimalnych zmian przepływów w króćcu AB, oporyobiegu ozmiennym przepływie Δp muszą być małe wporównaniu do oporów całego obiegu regulacji (wtym do obiegu ostałym przepływie Δpsp ispadku ciśnienia nazaworze regulacyjnym ΔpZ100). A = k100 or = + Z100 + sp or = +Z sp

15 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 a nie jest uzasadnione, ponieważ nie uwzględnia on wpływu tłumienia przez opór odcinka sieci oniezmiennym strumieniu objętości Δpsp na deformację charakterystyki przepływowej na wypływie AB zzaworu trójdrogowego. Wpraktyce konieczne jest ilościowe określenie wpływu tego tłumienia.

16 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych Wyniki badań H. Rossa W wypadku stosowania zaworów przelotowych deformacja charakterystyki zależy przede wszystkim od jednego parametru, a mianowicie autorytetu zaworu a, który zależy zkolei od doboru średnicy zaworu. Wwypadku zaworów trójdrogowych taki wpływ mają trzy parametry, a mianowicie: a(a ), b, c. a = Z100 calk = Z100 + Z100

17 Charakterystyki eksploatacyjne zaworów trójdrogowych wg H. Rossa Wyniki badań H. Rossa a b c = ' pz100 = = sp pm / / / Z K ZP PM SP G

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

19 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 średnicy zaworu trójdrogowego (a tym samym autorytetu a) na zmianę charakterystyki w króćcuab zaworu jest wzasadzie bez znaczenia. Równoważenie połączonych równolegle odcinków o zmiennym strumieniu objętości (ZP i PM -parametr c=1) jest celowe tylko przy wartościach parametru b <3,

20 Wnioski z badań H. Rosa 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 iwtak 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 kw=const dla obiektu zawór +wymiennik ciepła iwówczas wystarczy przyjąć a=

21 Dobór zaworu mieszającego w układach z Dobór zaworu mieszającego w układach z wtryskiem wtryskiem d c s b a s Z p p p e a s d c s b a s p p p = +

22 Tok obliczeń w doborze zaworów regulacyjnych trójdrogowych 1. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs dla wody: VS K VS = gdzie: V[m3/h] [m3/h] obliczeniowy strumień objętości wody, Δp z100 [bar] strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym, obliczana dla założonej wartości autorytetu zaworu a gdzie: a = 1 a Z100 p -strata ciśnienia w obiegu zmiennoprzepływowym ZP!. Z100

23 Tok obliczeń c.d. 2. Określamy obwody stało- i zmiennoprzepływowe a następnie obliczamy wartości parametrów b i c Z b c = = sp pm / / K ZP PM SP G

24 Tok obliczeń 3. 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=

25 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. Wadą tej metody 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 K VS z katalogu zaworów dobieramy średnicę zaworu o wartości K VS najbliższej mniejszej od wyliczonej (jeżeli pozwala na to d, a dobierając większą nie dotrzymamy warunku kryterium dławienia a). Przy małych wartościach ΔpZ100 = Δp (a=0.5) ustalając K VS kierujemy się średnicą przewodów przyłączanych do zaworu. 5. Sprawdzamy rzeczywistą wartość Z100 oraz rzeczywisty autorytet a.

26 Dziękuję za uwagę!