установка крана, вентиля на радиатор, какие лучше, фото и видео примеры
Содержание:
1. Зачем устанавливают краны для радиаторов отопления
2. Правильный выбор регулировочных кранов
3. Элеваторный узел
4. Стояки и вентиль, отсекающий участки отопления
5. Установка воздушников
6. Промывочные краны
7. Краны, регулирующие температуру батарей
8. Рекомендации специалистов
Слово «кран» применяют, когда речь идет о разных видах запорной арматуры. Также используют краны для батарей отопления, устанавливаемых как в квартирах, так и краны для радиаторов отопления в частных домовладениях.
Зачем устанавливают краны для радиаторов отопления
Запорная арматура выполняет следующие функции:
- Ее используют при полном отключении отдельного участка теплоснабжающей конструкции или отопительного прибора.
Потребность в этом возникает при проведении ремонтных работ или изменении конфигурации системы теплоснабжения. - Краны задействуют, чтобы отрегулировать проходимость теплоносителя в полуавтоматическом или ручном режиме и тем самым изменить температуру воздуха в помещении.
- С ее помощью сбрасывают воздух или теплоноситель. В первом случае из отопительной системы удаляют воздушные пробки. Поскольку перепад давления в конструкции незначителен, то при возникновении в стояке или на отдельном участке контура завоздушивания, вода не сможет циркулировать по трубопроводам и батареям. В другом случае теплоноситель сбрасывают, чтобы промыть радиаторы или выполнить ремонтные работы.
Запорную арматуру устанавливают в следующих точках системы отопления:
- На вводе теплотрассы в здание. Между ЖКХ и компаниями-поставщиками тепла существует раздел зон ответственности, при этом разграничение проходит там, где располагаются входные задвижки на трубах подачи и обратки.
- В месте выхода из элеваторного узла.
- На всех стояках отопления. Краны для радиаторов отопления позволяют не сбрасывать всю систему теплоснабжения в доме при необходимости ремонта или замены отдельной батареи, поскольку такое мероприятие трудоемкое и затратное. Но в ряде экстренных случаев будет быстрее сбросить и затем запустить отопление во всем доме, чем искать нужные вентили по подвалам и чердакам.
- В частном домостроении она располагается на байпасе, который служит для переключения контура с естественной циркуляции теплоносителя на принудительное его передвижение. Для этого требуется смонтировать циркуляционный насос.
- На некоторых отопительных радиаторах и перемычках, находящихся перед ними. Нередко потребителей интересует вопрос относительно того, зачем требуется установка кранов на батареи отопления. Но дело в том, что они позволяют повысить теплоотдачу прибора, не увеличивая его размеров, благодаря тому, что весь поток жидкости направляется через радиатор.
- В верхних точках отопительного контура. Ими могут быть соединенные попарно стояки в зданиях с нижним розливом, расширительные бачки, смонтированные наверху подающего розлива на чердачном помещении, или верхние пробки радиатора. Одним словом, краны ставят в тех местах, где возможно скопление воздуха и его нужно сбрасывать.
Правильный выбор регулировочных кранов
При создании отопительной системы самостоятельно, нужно знать, какие существуют виды запорной аппаратуры и что из них желательно предпочесть:
Элеваторный узел
В многоквартирных домах на входе и выходе из элеваторного узла системы отопления, как правило, монтируют задвижки. В их корпусе имеется два кольца из устойчивой к коррозии стали, которые опоясывают проход для теплоносителя (зеркала).
Когда заслонка находится в нижнем положении и опускается, она перекрывает движение воды, а вот, если она переходит в верхнее расположение, то выходит за пределы циркулирующего потока.
Для закрытия задвижки потребителю нужно вращать штурвал, который приводит в движение шток, имеющий винтовую нарезку. Обеспечить герметичность поможет сальник, набитый вокруг штока. Для отопления и горячей воды изделие должно быть графитовым. Данному устройству нет альтернативы при диаметре трубы от 50 миллиметров. Необходимо определить, какие лучше краны для радиаторов отопления.
При меньшем данном параметре рекомендуется использовать современные пробковые вентили, такие как на фото, поскольку задвижки имеют серьезные недостатки:
- необходимо периодически набивать сальник, даже в том случае, когда задвижкой не пользуются, так как набивка, контактируя с водой, постепенно разрушается;
- через незначительный период времени щечки начинают зарастать отложениями. Если задвижка простоит несколько лет без использования, ее невозможно будет полностью закрыть;
- в случае возникновения аварийных ситуаций каждая секунда может оказаться решающей. Если для перекрытия пробкового вентиля потребуется буквально мгновение, то вращать штурвал задвижки придется продолжительное время, даже когда она полностью исправна.
Если задвижка простоит несколько лет без использования, ее невозможно будет полностью закрыть;Следует отметить, что пробковые вентили, представляющие собой шар, имеющий канал для воды, окруженный пластиковой оболочкой отличаются:
- практичностью;
- долговечностью;
- надежным удержанием жидкости;
- отсутствием потребности в обслуживании.
Специалисты-сантехники не рекомендуют приобретать и устанавливать винтовой вентиль на батарею отопления или такие же изделия любого другого типа.
У них есть существенные недостатки конструкционного решения:
- Сальник потребуется набивать периодически, если нет желания мириться с постоянной течью по штоку. Когда заменить вентиль или набить сальник сложно, то для устранения протечки вентиль нужно открыть до отказа с небольшим усилием. Течь прекратится благодаря тому, что резьба на штоке прижмет сальник.
- Резиновые прокладки для элементов отопительных конструкций имеют ограниченный срок годности. Вентиль для радиатора отопления с плоскими латунными клапанами по истечению определенного времени не держат воду по причине появления отложений на клапане и седле. Эти же запорные элементы с клиновидными клапанами из латуни после закрытия их с усилием часто заклинивает в седле (прочитайте также: «Какая бывает запорная арматура для отопления – виды, характеристики»).
- Все винтовые вентили устанавливают только по ходу воды. Для ориентировки на корпусе многих изделий изображают указатель – стрелку. Монтаж вентиля против водяного притока непременно завершится тем, что клапан оторвет и тогда воду перекроет намертво. Читайте также: «Какие бывают краны для радиаторов отопления — какие лучше, преимущества и недостатки».
Когда заменить вентиль или набить сальник сложно, то для устранения протечки вентиль нужно открыть до отказа с небольшим усилием. Течь прекратится благодаря тому, что резьба на штоке прижмет сальник.
С работой клапана связана еще одна нежелательная перспектива – возможность гидроудара, если вентиль не полностью закрыт и в потоке воды возникает турбулентность, периодически перекрывающая седло. Читайте также: «Какой радиаторный запорный клапан лучше выбрать – варианты арматуры».
Гидроудары – это кратковременные скачки давления, в результате которых разрушаются самые слабые участки отопительного контура.
Стояки и вентиль, отсекающий участки отопления
Рекомендации специалистов и в данном случае не отличаются оригинальностью решения, поскольку лучшим выбором считаются пробковые вентили. В стояках необходимо создать условия для сброса жидкого теплоносителя и для этой цели выбирают заглушки, но они не всегда удобны, так как довольно проблематично будет выкрутить заглушку на подающем стояке, по которому циркулирует водяной поток с температурой воды около 90 градусов.
В итоге вывод очевиден: следует поставить для сброса воды вентили.
В данной ситуации можно использовать винтовые устройства, так как они не будут иметь существенные недостатки:
- если сальник установить правильно, он не будет иметь контакта с водяным потоком под давлением;
- гидроудары становятся невозможными, поскольку вентиль в основном бывает закрыт;
- чтобы заменить прокладки, не потребуется сбрасывать систему всего дома – достаточно будет остановить стояк.
Установка воздушников
Типичный кран для батареи отопления – это изделие Маевского. Кран представляет собой несложную конструкцию из латунного штока, в закрытом положении перекрывающим отверстие в седле, и резьбы, чтобы установить его в радиаторную пробку (подробнее: «Для чего нужен кран Маевского – особенности использования, характеристики»).
Такие краны для радиаторов отопления отличаются надежностью и в необходимости ремонта или замены нуждаются крайне редко, но:
- Их проходимость небольшая. Если поставить кран на стояк и подождать около 10 минут один раз на протяжении года, пока воздух выйдет несложно, то подобный воздушник на расширительном баке многоквартирного дома с верхним розливом устанавливать вряд ли стоит. Лучше отдать предпочтение обычному вентилю.
- Покупая кран Маевского, нужно выбирать изделие под отвертку, а не под специальный ключ, который перед запуском отопления не всегда удается быстро отыскать.
- Часть продукции данного типа позволяет выкрутить шток полностью, к сожалению, такие случаи нередки. Вкрутить шток на место, преодолевая при этом сопротивление горячего теплоносителя, никому еще не удалось.
Если поставить кран на стояк и подождать около 10 минут один раз на протяжении года, пока воздух выйдет несложно, то подобный воздушник на расширительном баке многоквартирного дома с верхним розливом устанавливать вряд ли стоит. Лучше отдать предпочтение обычному вентилю.Альтернативой крану Маевского является рассверленная радиаторная пробка или переходник с вкрученным пробковым вентилем. Иногда для данной цели задействуют обычный водоразборный кран, который ставят в перевернутом положении – носиком кверху.
Когда производится такая установка крана на радиатор отопления, нужно снять с вентиля ручку и барашек, так как маленького ребенка в доме будет привлекать яркий предмет, и он в итоге попытается его повернуть.
Последствия будут малоприятными.
Промывочные краны
Сварочные промывочные краны можно приобрести в любом специализированном магазине. Состоят они из стального корпуса, длинного штока и резиновой прокладки и имеют достойный внешний вид. Их открывают при помощи пассатижей или газового ключа. Читайте также: «Какой угловой кран для радиатора отопления лучше выбрать – виды, характеристики, правила замены и установки».
Но следует отметить, что промывочный кран на радиатор отопления – это не что иное, как радиаторная пробка или переходник плюс пробковый вентиль. В процессе промывки возможно разрушение резиновой прокладки и в будущем без отключения стояков в подвале не обойтись.
Краны, регулирующие температуру батарей
Регулировочные краны для радиаторов отопления бывают следующих видов:
- стандартными;
- с термической головкой.
Самый удачный способ решения проблемы с температурой теплоносителя – это монтаж термостатической головки. После того как ее отрегулировать подстроечным дросселем, она прослужит на протяжении отопительного сезона.
Регулировочный кран на радиатор отопления будет поддерживать комфортный температурный режим в помещении. Термостат монтируют на подающую нитку трубы подводки таким образом, чтобы термочувствительный элемент не подвергался нагреву за счет восходящего потока горячих воздушных масс.
Более дешевым вариантом считается дроссель, но его нужно подстраивать вручную в зависимости от необходимой степени обогрева помещений в доме, что конечно не очень удобно. Ведь и радиатор, и комнаты имеют большую инертность: температура воздуха может стабилизироваться только по истечению нескольких часов после того, как изменена проходимость дросселя.
Также для регулировки передвижения теплоносителя по трубе подводки пользуются обычным пробковым вентилем.
В принципе для этого он не предназначается, но с его помощью настройка возможна.
Рекомендации специалистов
Специалисты в области теплотехники советуют:
- для запорной арматуры не подходят винтовые вентили для регулировки, поскольку через незначительное время клапан непременно оторвется или разрушится;
- необходимо приобретать муфтовые шаровые краны для радиаторов отопления;
- для регулировки проходимости отопительной батареи требуется полностью открытая перемычка-байпас;
- на второй линии подводки желательно поставить еще один вентиль, который в закрытом положении отсекает полностью отопительный прибор, после чего радиатор можно снять для ремонта.
Краны для радиаторов отопления на видео:
2-х ходовой регулировочный шаровой кран промышленного применения VKR
Размеры: DN10 — DN50 (3/8” — 2”)
Давление: до 16 бар с температурой воды 20⁰С
Седло шара — PTFE, уплотенение EPDM или FPM типа F
- ПВДФ раструбная сварка
- ПВДФ стыковой, фитинги, трубы PN10, PN16, резьба
- Запатентованная система DualBlock® для предотвращения самопроизвольного раскручивания накидных гаек
- Односторонний поток
- Взаимозаменяемость с VKD серией
- Линейная зависимость во всем диапазоне хода: 0-90⁰С
- Точность регулировки с 5⁰
VKRIF
Шаровый регулировочный кран с системой блокировки DualBlock®.
Метрическими муфтовыми окончаниями под раструбную сварку
Заказать
| d | DN | PN | FPM Артикул | |
|---|---|---|---|---|
| 16 | 10 | 16 | VKRIF016F | |
| 20 | 15 | 16 | VKRIF020F | |
| 25 | 20 | 16 | VKRIF025F | |
| 32 | 25 | 16 | VKRIF032F | |
| 40 | 32 | 16 | VKRIF040F | |
| 50 | 40 | 16 | VKRIF050F | |
| 63 | 50 | 16 | VKRIF063F |
VKRDF
Шаровый регулировочный кран с системой блокировки DualBlock®. Метрические втулочные окончания под раструбную сварку
Заказать
| d | DN | PN | FPM Артикул | |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 15 | 16 | VKRDF020F | |
| 25 | 20 | 16 | VKRDF025F | |
| 32 | 25 | 16 | VKRDF032F | |
| 40 | 32 | 16 | VKRDF040F | |
| 50 | 40 | 16 | VKRDF050F | |
| 63 | 50 | 16 | VKRDF063F |
VKRBF
Шаровый регулировочный кран с системой блокировки DualBlock®.
С метрическими длинными втулочными окончаниями SDR = 21 (CVDF) для стыковой сварки или электроcварки
Заказать
| d | DN | PN | FPM Артикул | |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 10 | 16 | VKRBF038F | |
| 25 | 15 | 16 | VKRBF012F | |
| 32 | 20 | 16 | VKRBF034F | |
| 40 | 25 | 16 | VKRBF100F | |
| 50 | 32 | 16 | VKRBF114F | |
| 63 | 40 | 16 | VKRBF112F |
VKROF
Шаровый регулировочный кран с системой блокировки DualBlock®. Закрепленные соосные фланцы (DIN 2501 — EN 1092) по стандарту EN 558-1
Заказать
| d | DN | PN | FPM Артикул | |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 15 | 16 | VKROF020F | |
| 25 | 20 | 16 | VKROF025F | |
| 32 | 25 | 16 | VKROF032F | |
| 40 | 32 | 16 | VKROF040F | |
| 50 | 40 | 16 | VKROF050F | |
| 63 | 50 | 16 | VKROF063F |
Технологические и регулирующие клапаны — Bürkert
Технологические и регулирующие клапаны — BürkertНекоторые поля отсутствуют
отправить электронное письмо
Отсечные клапаны (открытые/закрытые)
«Установил и забыл» — вот что означает обширная программа клапанов Bürkert с ее пневматическими и электродвигательными приводами, а также передовыми технологиями управления.
Регулирующие клапаны
«Установил и забыл» — вот что означает обширная программа клапанов Bürkert с ее пневматическими и электродвигательными приводами, а также передовыми технологиями управления.
Гигиенические / фармацевтические / специальные технологические клапаны
«Установил и забыл» — вот что означает обширная программа клапанов Bürkert с ее пневматическими и электродвигательными приводами, а также передовыми технологиями управления.
Автоматизация технологических клапанов
«Установил и забыл» — вот что означает обширная программа клапанов Bürkert с ее пневматическими и электродвигательными приводами, а также передовыми технологиями управления.
Принадлежности
«Установил и забыл» — вот что означает обширная программа клапанов Bürkert с ее пневматическими и электродвигательными приводами, а также передовыми технологиями управления.
297507″ data-longitude=»9.654107″>
Главное управление Кристиан Бюркерт ГмбХ и Ко KG
Кристиан-Бюркерт-Штрассе 13 — 17
74653 Ингельфинген
Телефон +49 7940 10 0
Факс +49 7940 10 91204
Электронная почта
[email protected]
Бюркерт ГмбХ унд Ко. KG
Кристиан-Бюркерт-Штрассе 13 — 17
74653 Ингельфинген
Телефон +49 7940 10 0
Факс +49 7940 10 91448
Электронная почта
[email protected]
297507″ data-longitude=»9.654107″>
Офис РАЙОН Юг
Кристиан-Бюркерт-Штрассе 13 – 17
74653 Ингельфинген
Телефон +49 7940 10 91111
Факс +49 7940 10 91448
Электронная почта
[email protected]
ОБЛАСТЬ Север
Рендсбургерштрассе 18
30659 Ганновер
Телефон +49 511 9 02 7650
Факс +49 511 9 02 7660
Электронная почта
[email protected]
297507″ data-longitude=»9.654107″>
Офис Технический центр Ингельфинген
Кристиан-Бюркерт-Штрассе 13 – 17
74653 Ингельфинген
Телефон +49 7940 10 91110
Факс +49 7940 10 91428
Электронная почта
[email protected]
Технический центр Ганновер
Рендсбургер Штрассе 14
30659Ганновер
Телефон +49 7940 10 91110
Факс +49 7940 10 91428
Электронная почта
[email protected]
Офис продаж Берлин
Фольмерштрассе 10
12489 Берлин
Телефон +49 30 67 97170
Факс +49 30 67 971766
Электронная почта
[email protected]
Офис продаж Дортмунд
Холценер Штрассе 70
58708 Менден
Телефон +49 2373 96 810
Факс +492373 96 8150
Электронная почта
[email protected]
964272″ data-longitude=»8.640073″>
Офис Офис продаж Франкфурт
Am Flugplatz 27
63329 Эгельсбах
Телефон +49 6103 94 140
Факс +49 6103 94 1466
Электронная почта
[email protected]
Офис продаж Ганновер
Рендсбургерштрассе 18
30659 Ганновер
Телефон +49 511 9 02 760
Факс +49 511 9 02 7666
Электронная почта
[email protected]
137790″ data-longitude=»11.523055″>
Офис Офис продаж Мюнхен
Эльзенхаймерштрассе 47
80687 Мюнхен
Телефон +49 89 82 92 280
Факс +49 89 82 92 2850
Электронная почта
[email protected]
Офис продаж Штутгарт
Gottlieb-Manz-Straße 10
70794 Фильдерштадт
Телефон +49 711 4 51 100
Факс +49 711 4 51 1066
Электронная почта
[email protected]
020942″ data-longitude=»8.441053″>
Офис Инновационный центр Бюркерт
Альберт-Нестлер-ул. 17
76131 Карлсруэ
Телефон +49 7940 10 94101
Факс +49 7940 10 91204
Электронная почта
[email protected]
Кампус Бюркерта в Крисбахе
Кельтенштрассе 10
74653 Ингельфинген-Крисбах
Телефон +49 7940 10 96510
Электронная почта
[email protected]
475755″ data-longitude=»6.987349″>
Офис Schwarzer Precision GmbH & Co KG
Ам Лихтбоген 7
D-45141 Эссен
Телефон +49 201 316 970
Факс +49 201 316 97 29
Электронная почта
[email protected]
Системхаус Ингельфинген
Кельтенштрассе 10
74653 Ингельфинген-Крисбах
Телефон +49 7940 10 0
Факс +49 7940 10 91204
Электронная почта
[email protected]
440290″ data-longitude=»7.760959″>
Системхаус Системхаус Дортмунд
Холценер Штрассе 72
58708 Менден
Телефон +49 7940 10 0
Факс +49 7940 10 91204
Электронная почта
[email protected]
Системхаус Дрезден
Кристиан-Бюркерт-Штрассе 2
01900 Гросрёрсдорф
Телефон +49 7940 10 0
Факс +49 7940 10 91204
Электронная почта
[email protected]
297507″ data-longitude=»9.654107″>
Растение Бюркерт Верке ГмбХ и Ко. KG
Кристиан-Бюркерт-Штрассе 13 — 17
74653 Ингельфинген
Телефон +49 7940 10 0
Факс +49 7940 10 91204
Электронная почта
[email protected]
Бюркерт Верке ГмбХ и Ко. KG
Кельтенштрассе 10
74653 Ингельфинген-Крисбах
Телефон +497940 10 91613
Факс +49 7940 10 91615
Электронная почта
[email protected]
198456″ data-longitude=»9.494287″>
Растение Бюркерт Верке ГмбХ и Ко. KG
Шляйфбахвег 40
74613 Эринген
Телефон +49 7941 92 990
Факс +497941 92 9993150
Электронная почта
[email protected]
Бюркерт Верке ГмбХ и Ко. KG
Ландауэр Штрассе 24
74582 Герабронн
Телефон +49 7952 9609 0
Факс +49 7952 9609 92150
Электронная почта
[email protected]
[0]}} ({{products.length}}) {{bar_open.[1]}}Все атрибуты
{{#if product_url}}
{{product_description}} Продолжить покупки
{{/если}}
{{#if product_status}}{{#if product_price}}
{{product_price}}
{{../tax_info}} {{/если}} {{#if product_delivery}}
{{product_delivery}}
{{/если}} {{#if product_stock}}
{{product_stock}}
{{/если}} {{#равный product_status 2 }}
{{/равный}} {{#соответствует product_status 1 }} {{/равный}}
{{/если}} {{/каждый}}{{send_it}}
{{copy_link_text}} {{copy_hint}}
{{#каждый атрибут_названия как |ключ значения|}}
{{это}}
{{#каждый .
./продукты}}
{{../../артикул_номер}} {{продукт_артикул}}
{{Описание товара}}
{{#with (ключ поиска product_attributes) как |attributeObject|}} {{#if attributeObject.text}}
{{attributeObject.text}}
{{/если}} {{#if attributeObject.image}} {{/если}} {{/с}}
{{/каждый}}
{{/каждый}}
Характеристики регулирующего клапана | Spirax Sarco
Примеры и присущие им характеристики показаны на рисунках 6.
5.1 и 6.5.2.
Характеристика быстрого открытия
Плунжер клапана с характеристикой быстрого открытия дает большое изменение расхода при небольшом подъеме клапана из закрытого положения. Например, подъем клапана на 50 % может привести к площади проходного отверстия и расходу до 90% от максимального потенциала.
Клапан, использующий заглушку этого типа, иногда называют клапаном с характеристикой «открыто/закрыто».
В отличие от линейных и равнопроцентных характеристик, точная форма кривой быстрого открытия не определена в стандартах. Таким образом, два клапана, один из которых обеспечивает 80% расход при 50% подъема, а другой 90% при 60% подъеме, можно рассматривать как имеющие характеристики быстрого открытия.
Клапаны быстрого открывания, как правило, имеют электрический или пневматический привод и используются для управления «вкл/выкл».
Регулирующий клапан самодействующего типа, как правило, имеет форму пробки, аналогичную быстро открывающейся пробке на рис.
6.5.1. Положение пробки реагирует на изменения давления жидкости или пара в системе управления. Движение плунжера клапана этого типа может быть чрезвычайно малым по сравнению с небольшими изменениями в контролируемых условиях, и, следовательно, клапан имеет высокую степень регулирования. Таким образом, плунжер клапана способен воспроизвести небольшие изменения расхода и не должен рассматриваться как быстро открывающийся регулирующий клапан.
Линейная характеристика
Плунжер клапана с линейной характеристикой имеет такую форму, что расход прямо пропорционален подъему клапана (H) при постоянном перепаде давления. Линейный клапан достигает этого за счет линейной зависимости между подъемом клапана и площадью проходного отверстия (см. Рисунок 6.5.3).
Например, при подъеме клапана 40 % размер проходного сечения 40 % позволяет проходить 40 % полного потока.
Равнопроцентная характеристика (или логарифмическая характеристика)
Эти клапаны имеют плунжер клапана такой формы, что каждое увеличение подъема клапана увеличивает расход на определенный процент от предыдущего расхода.
Зависимость между подъемом клапана и размером отверстия (и, следовательно, расходом) является не линейной, а логарифмической и выражается математически в уравнении 6.5.1:
равнопроцентная характеристика 10 м³/ч. Если клапан имеет динамический диапазон 50:1 и подвергается постоянному перепаду давления, используя уравнение 6.5.1, какое количество будет проходить через клапан с подъемами 40 %, 50 % и 60 % соответственно?
Увеличение объемного расхода через этот тип регулирующего клапана увеличивается на равный процент на равное приращение движения клапана:
- Когда клапан открыт на 50%, он проходит 1,414 м³/ч, увеличение на 48 % по расходу 0,956 м³/ч, когда клапан открыт на 40%.
- Когда клапан открыт на 60 %, он будет проходить 2,091 м³/ч, что на 48 % больше, чем 1,414 м³/ч, когда клапан открыт на 50 %.
Видно, что (при постоянном перепаде давления) при увеличении подъема клапана на 10 % расход через регулирующий клапан увеличивается на 48 %.
Это всегда будет иметь место для равнопроцентного клапана с диапазоном изменения 50. Для интереса, если клапан имеет диапазон диапазона 100, прирост расхода при изменении подъема клапана на 10% составляет 58%.
В таблице 6.5.1 показано, как изменяется расход в диапазоне подъема клапана для равнопроцентного клапана в примере 6.5.1 с диапазоном изменения 50 и постоянным перепадом давления.
Иногда используются несколько других присущих клапану характеристик, таких как параболический, модифицированный линейный или гиперболический, но наиболее распространенными типами в производстве являются клапаны с быстрым открытием, линейные и равнопроцентные.
Соответствие характеристики клапана характеристике установки
Каждое приложение будет иметь уникальную характеристику установки, которая связывает расход жидкости с потребностью в тепле. Перепад давления на клапане, контролирующем поток теплоносителя, также может изменяться:
- В водяных системах характеристическая кривая насоса означает, что при уменьшении расхода давление перед клапаном увеличивается (см. Пример 6.5.2 и Модуль 6.3).
- В системах регулирования температуры пара перепад давления на регулирующем клапане намеренно изменяется для удовлетворения требуемой тепловой нагрузки.
Пример 6.5.2 и Модуль 6.3).Характеристика регулирующего клапана, выбранного для применения, должна обеспечивать прямую зависимость между открытием клапана и расходом на максимально возможном протяжении хода клапана.
В этом разделе будут рассмотрены различные варианты характеристик клапанов для управления водяными и паровыми системами. Как правило, линейные клапаны используются для водяных систем, в то время как паровые системы, как правило, лучше работают с равнопроцентными клапанами.
1. Система водяного циркуляционного отопления с трехходовым краном
В системах водоснабжения, где постоянный расход воды смешивается или отводится трехходовым клапаном в уравновешенный контур, потери давления на клапане поддерживаются как можно более стабильными для поддержания баланса в системе .
Заключение
— В этих случаях наилучшим выбором обычно является клапан с линейной характеристикой. Из-за этого установленные и собственные характеристики всегда одинаковы и линейны, а коэффициент усиления в контуре управления будет ограниченным.
2. Система регулирования уровня котловой воды – водяная система с двухходовым клапаном
клапан двухходовой клапан
В системах данного типа (пример показан на рис. 6.5.6), где двухходовой регулирующий клапан питательной воды изменяет расход воды, перепад давления на регулирующем клапане будет меняться в зависимости от расхода. Это изменение вызвано:
- Характеристикой насоса. По мере уменьшения расхода перепад давления между насосом и котлом увеличивается (это явление более подробно обсуждается в Модуле 6.3).
- Сопротивление трению трубопровода изменяется в зависимости от расхода. Потеря напора на трение пропорциональна квадрату скорости. (Это явление более подробно обсуждается в Модуле 6. 3).
- Давление внутри котла зависит от количества пара, типа системы управления горелкой и режима ее управления.
3).Пример 6.5.2 Выбор и размер клапана питательной воды на рис. 6.5.6
В упрощенном примере (который предполагает постоянное давление в котле и постоянные потери на трение в трубопроводе) котёл рассчитан на производство 10 тонн пара в час. Рабочие характеристики питательного насоса котла приведены в таблице 6.5.2 вместе с результирующим перепадом давления (ΔP) на клапане питательной воды при различных расходах при максимальном требуемом расходе 10 м³/ч питательной воды и ниже.
Примечание: ΔP клапана представляет собой разницу между давлением нагнетания насоса и постоянным давлением в котле 10 бар изб. Обратите внимание, что давление нагнетания насоса будет падать по мере увеличения расхода питательной воды. Это означает, что давление воды перед клапаном питательной воды также падает с увеличением расхода, что повлияет на соотношение между падением давления и расходом через клапан.
Из Таблицы 6.5.2 можно определить, что падение давления нагнетания насоса составляет около 26 % от холостого хода до полной нагрузки, но падение перепада давления на клапане питательной воды намного больше и составляет 72 %. Если при выборе размера клапана не учитывать падающий перепад давления на клапане, размер клапана может быть меньше.
Как обсуждалось в модулях 6.2 и 6.3, пропускная способность клапана обычно измеряется в Kv. В частности, Kvs относится к площади прохода клапана, когда он полностью открыт, а Kvr относится к площади прохода клапана, как того требует приложение.
Определите, составляет ли проходное сечение полностью открытого клапана с Kvs, равным 10, 100 %. Если клапан закрывается так, что проходное сечение составляет 60 % от полностью открытого проходного сечения, Kvr также составляет 60 % от 10 = 6. Это применимо независимо от собственной характеристики клапана. Скорость потока через клапан при каждом открытии будет зависеть от перепада давления в данный момент.
Используя данные в Таблице 6.5.2, требуемую пропускную способность клапана, Kvr, можно рассчитать для каждого дополнительного расхода и перепада давления на клапане, используя уравнение 6.5.2, полученное из уравнения 6.3.2. Kvr можно рассчитать рассматривается как фактическая пропускная способность клапана, необходимая для установки, и, если построить ее в зависимости от требуемого расхода, полученный график можно назвать «кривой установки».
При полной нагрузке, из таблицы 6.5.2:
Требуемый расход через клапан = 10 м³/ч
ΔP на клапане = 1,54 бар
Из уравнения 6.5.2:
ΔP на клапане = 1,54 бар
Из Уравнения 6.5
2
32:
32
Взяв расход клапана и ΔP клапана из таблицы 6.5.2, Kvr для каждого приращения можно определить по уравнению 6.5.2; и они сведены в таблицу 6.5.3.
Построение кривой установки
Kvr 8,06 удовлетворяет условию максимального расхода 10 м3/ч для этого примера.
Кривая установки может быть построена путем сравнения расхода с Kvr, но обычно удобнее рассматривать кривую установки в процентах. Это просто означает процентное отношение Kvr к Kvs, или, другими словами, процент фактической площади прохода по отношению к полностью открытой площади прохода.
Для этого примера: Кривая установки строится на основе отношения Kvr при любой нагрузке к Kvs 8,06. Клапан с Kvs 8,06 будет «идеального размера» и будет описывать кривую установки, как показано в таблице 6.5.4 и показано на рисунке 6.5.7. Эту установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана идеального размера для этого примера.
Видно, что, поскольку размер клапана идеально подходит для этой установки, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.
Однако маловероятно и нежелательно выбирать клапан идеального размера. На практике выбранный клапан обычно должен быть как минимум на один размер больше и, следовательно, иметь Kvs больше, чем Kvr установки.
Поскольку клапан с Kvs 8,06 недоступен в продаже, следующий более крупный стандартный клапан будет иметь Kvs 10 с номинальными соединениями DN25.
Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны с Kvs 10 с кривой установки для этого примера.
Рассмотрим клапан с линейной собственной характеристикой
Клапан с линейной характеристикой означает, что зависимость между подъемом клапана и площадью проходного сечения является линейной. Таким образом, проходное сечение и высота подъема клапана при любом расходе представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например:
Из таблицы 6.5.4 видно, что при максимальном расходе 10 м³/ч Kvr составляет 8,06. Если линейный клапан имеет Kvs 10, чтобы клапан удовлетворял требуемому максимальному расходу, клапан поднимется: линейный клапан, как показано в таблице 6.5.5.
Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же проходная площадь, чтобы обеспечить такой же максимальный расход, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.
Рассмотрим клапан с равнопроцентной характеристической характеристикой
При диапазоне изменения клапана 50:1, τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.1:
Процентный подъем клапана обозначается Уравнение 6.5.3.
Поскольку объемный расход через любой клапан пропорционален проходной площади отверстия, уравнение 6.5.3 можно изменить, чтобы получить равный процент подъема клапана относительно площади прохода и, следовательно, Kv.
Это показано уравнением 6.5.4.
Как уже было рассчитано, Kvr при максимальном расходе 10 м³/ч составляет 8,06, а Kvs клапана DN25 равно 10. Таким образом, используя уравнение 6.5.4, требуемый подъем клапана при полной нагрузке составляет:
, следовательно:
Используя ту же процедуру, подъем клапана, требуемый при различных расходах, может быть определен из уравнения 6.5.4 и показан в таблице 6. 5.6.
Сравнение линейного и равнопроцентного клапанов для этого применения
Результирующая кривая применения и кривые клапана для применения в примере 6.5.2 как для линейных, так и для равнопроцентных собственных характеристик клапана показаны на рис. 6.5.8.
Обратите внимание, что равнопроцентный клапан имеет значительно более высокий подъем, чем линейный клапан, для достижения того же расхода. Интересно также отметить, что, хотя Kvs каждого из этих клапанов больше, чем у «клапана идеального размера» (который дает установочную кривую), равнопроцентный клапан дает значительно более высокий подъем, чем установочная кривая. Для сравнения, линейный клапан всегда имеет меньший подъем, чем кривая установки.
Округлый характер кривой для линейного клапана обусловлен падением перепада давления на клапане по мере увеличения расхода. Если бы давление насоса оставалось постоянным во всем диапазоне расходов, кривая установки и кривая для линейного клапана были бы прямыми линиями.
Наблюдая за кривой для равнопроцентного клапана, можно увидеть, что, хотя линейная зависимость не достигается на всем протяжении его хода, она превышает 50% расхода.
Равнопроцентный клапан имеет преимущество перед линейным клапаном при низких расходах. Учтите, что при 10% расходе 1 м³/ч линейный клапан поднимается только примерно на 4%, тогда как равнопроцентный клапан поднимается примерно на 20%. Хотя площадь проходного сечения обоих клапанов будет одинаковой, форма равнопроцентного плунжера клапана означает, что он работает дальше от своего седла, что снижает риск повреждения от удара между плунжером клапана и седлом из-за быстрого снижения нагрузки. при низких расходах.
Увеличенный равнопроцентный клапан по-прежнему будет обеспечивать хороший контроль во всем диапазоне, в то время как увеличенный линейный клапан может работать менее эффективно, вызывая быстрые изменения расхода при небольших изменениях подъемной силы.
Заключение. В большинстве случаев равнопроцентный клапан обеспечивает хорошие результаты и очень устойчив к превышению размеров. Он будет обеспечивать более постоянное усиление при изменении нагрузки, помогая обеспечить более стабильный контур управления в любое время. Тем не менее, из рисунка 6.5.8 видно, что если линейный клапан имеет правильный размер, он будет отлично работать в этом типе подачи воды.
3. Регулирование температуры паровой установки с помощью двухходового клапана
В теплообменниках, использующих пар в качестве основного теплоносителя, регулирование температуры достигается путем изменения расхода пара через двухходовой регулирующий клапан чтобы соответствовать скорости, с которой пар конденсируется на нагревательных поверхностях. Этот изменяющийся поток пара изменяет давление (и, следовательно, температуру) пара в теплообменнике и, следовательно, скорость теплопередачи.
Пример 6.5.3
В конкретном процессе теплообмена пар-вода предлагается следующее:
- Вода нагревается от 10°C до постоянной температуры 60°C.
- Расход воды варьируется от 0 до 10 л/с (кг/с).
- При полной нагрузке в змеевиках теплообменника требуется пар под давлением 4 бар абс.
- Общий коэффициент теплопередачи (U) составляет 1 500 Вт/м2°C при полной нагрузке и снижается на 4 % на каждые 10 % снижения расхода вторичной воды.
Используя эти данные и применяя правильные уравнения, можно определить следующие свойства :
- Площадь теплопередачи для удовлетворения максимальной нагрузки. Пока это не установлено, можно найти следующее:
- Температура пара при различных тепловых нагрузках.
- Давление пара при различных тепловых нагрузках.
При максимальной нагрузке:
- Найдите тепловую нагрузку.
Тепловая нагрузка определяется по уравнению 2.6.5:
- Найдите площадь теплообмена, необходимую для удовлетворения максимальной нагрузки.
Площадь теплопередачи (A) можно определить по уравнению 2. 5.3:
На данном этапе ΔTLM неизвестна, но ее можно рассчитать на основе температур первичного пара и вторичной воды с помощью уравнения 2.5.5.
- Найдите среднелогарифмическую разность температур.
ΔTLM можно определить из уравнения 2.5.5:
Найти условия при других тепловых нагрузках при снижении расхода воды на 10%:
- Найдите тепловую нагрузку.
Если расход воды упадет на 10% до 9 кг/с, тепловая нагрузка уменьшится до:
Q̇ = 9 кг/с x (60 – 10°C) x 4,19 кДж/кг °C = 1 885,5 кВт
Начальное значение «U», равное 1 500 Вт/м2 °C, уменьшается на 4 %, поэтому требуемая температура в паровом пространстве может быть рассчитана по уравнению 2.5.3:
- Найдите температуру пара при этой уменьшенной нагрузке. .
Если ΔTLM = 100°C и T1, T2 уже известны, то Ts можно определить по уравнению 2.5.5:
- Найдите расход пара.
Давление насыщенного пара при 137°C составляет 3,32 бар абс. (из паровых таблиц Spirax Sarco).
При 3,32 бар абс., hfg = 2 153,5 кДж/кг, следовательно, из уравнения 2.8.1: 6.5.7.
Если давление пара, подаваемого на регулирующий клапан, задано равным 5,0 бар абс. и используется информация о давлении пара и расходе пара из таблицы 6.5.7; Kvr можно рассчитать по уравнению 6.5.6, полученному из формулы расхода пара (уравнение 3.21.2).
С помощью этой процедуры можно определить Kvr для каждого приращения расхода, как показано в таблице 6.5.8.
Кривая установки также может быть определена путем рассмотрения Kvr при всех нагрузках в сравнении с Kvs «идеального размера» 69,2.
Kvr 69,2 соответствует максимальному вторичному расходу 10 кг/с.
Так же, как и в примере 6.5.2, кривая установки описывается отношением Kvr при любой нагрузке к Kvs 69.2.
Такой клапан будет «идеального размера» для примера и будет описывать кривую установки, как указано в таблице 6. 5.8 и показано на рисунке 6.5.9.
Установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана, размер которого идеально соответствует требованиям применения.
Видно, что, поскольку клапан с Kvs 69,2 «идеально подходит» для этого применения, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.
Однако, как и в Примере 6.5.2 подбора водяного клапана, нежелательно выбирать клапан идеального размера. На практике всегда будет так, что выбранный клапан будет по крайней мере на один размер больше требуемого и, следовательно, будет иметь Kvs больше, чем Kvr приложения.
Клапан с Kvs 69,2 недоступен в продаже, а следующий более крупный стандартный клапан имеет Kvs 100 с номинальным DN80 соединениями.
Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны с Kvs 100 с кривой установки для этого примера.
Рассмотрим клапан с линейной собственной характеристикой
Клапан с линейной характеристикой означает, что зависимость между подъемом клапана и площадью проходного сечения является линейной. Таким образом, и проходное сечение, и подъем клапана при любых условиях потока представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например.
При максимальном расходе воды 10 кг/с Kvr клапана пара составляет 69,2. Kvs выбранного клапана равно 100, следовательно, подъем равен:
Используя ту же процедуру, линейные подъемы клапана могут быть определены для диапазона расходов и представлены в таблице 6.5.9.
Рассмотрим клапан с равнопроцентной внутренней характеристикой
Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же проходная площадь для удовлетворения того же максимального расхода, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.
Учитывая, что передаточное число клапана τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.4.
С помощью той же процедуры можно определить процент подъема клапана по уравнению 6.5.4 для диапазона расходов для данной установки.
Соответствующие подъемы для линейных и равнопроцентных клапанов показаны в Таблице 6.5.9 вместе с монтажной кривой.
Как и в примере 6.5.2, для равнопроцентного клапана требуется гораздо больший подъем, чем для линейного клапана, для достижения того же расхода. Результаты представлены в виде графика на рисунке 6.5.10.
Наблюдается резкое изменение формы графиков примерно при 90% нагрузки; это связано с эффектом критического перепада давления на регулирующем клапане, который возникает в этот момент.
При нагрузке выше 86 % в этом примере можно показать, что давление пара в теплообменнике превышает 2,9 бар абс., что при 5 бар абс. на регулирующем клапане является критическим значением давления. (Дополнительную информацию о критическом давлении см. в Модуле 6.4 «Размер регулирующего клапана для пара»).
Общепризнано, что регулирующим клапанам трудно управлять в пределах 10 % от их диапазона, и на практике обычно они работают в пределах от 20 % до 80 % своего диапазона.
Графики на рис. 6.5.10 относятся к линейным и равнопроцентным клапанам с Kvs 100, которые являются следующими по размеру стандартными клапанами с подходящей пропускной способностью выше кривой применения (требуемый Kvr 69,2), и обычно выбираются для этот конкретный пример.
Эффект регулирующего клапана, который больше, чем необходимо
Стоит подумать о том, какое влияние оказал бы следующий больший из линейных или равнопроцентных клапанов, если бы он был выбран. Чтобы выдерживать те же паровые нагрузки, каждый из этих клапанов должен был иметь меньший подъем, чем показанный на рис. 6.5.10.
Следующие более крупные стандартные клапаны имеют Kvs 160. Стоит отметить, как эти клапаны будут работать, если они будут выбраны, и как показано в Таблице 6.5.10 и Рисунке 6.5.11.
Из рисунка 6.5.11 видно, что кривые обеих клапанов сместились влево по сравнению с клапанами меньшего размера (соответствующего размера) на рисунке 6.5. 10, в то время как кривая установки остается статической.
Изменения для линейного клапана весьма существенны; видно, что при нагрузке 30 % клапан открыт только на 10 %. Даже при нагрузке 85 % клапан открыт только на 30 %. Можно также заметить, что изменение скорости потока велико при относительно небольшом изменении подъемной силы. Фактически это означает, что клапан работает как быстродействующий клапан до 90% своего диапазона. Это не лучшая характеристика, присущая этому типу паровой установки, так как обычно лучше, чтобы изменения в потоке пара происходили довольно медленно.
Хотя кривая равнопроцентного клапана сместилась, она по-прежнему находится справа от кривой установки и может обеспечить хорошее управление. Нижняя часть его кривой относительно пологая, что обеспечивает более медленное открытие во время начального движения и в этом случае лучше подходит для управления потоком пара, чем линейный клапан.
Обстоятельства, которые могут привести к превышению размера, включают:
- Данные по применению являются приблизительными, поэтому включен дополнительный «фактор безопасности».
- Процедуры калибровки, которые включают в себя операционные «факторы», такие как чрезмерный допуск на загрязнение.
- Рассчитанный Kvr лишь немного выше, чем Kvs стандартного клапана, и необходимо выбрать следующий больший размер.
Возможны также ситуации, когда:
- Располагаемый перепад давления на регулирующем клапане при полной нагрузке низкий.
Например, если давление подачи пара составляет 4,5 бар абс., а давление пара, необходимое в теплообменнике при полной нагрузке, составляет 4 бар абс., это дает падение давления только на 11 % при полной нагрузке.
- Минимальная нагрузка намного меньше максимальной
Линейная характеристика клапана означает, что плунжер клапана работает близко к седлу с возможностью повреждения.
В этих распространенных обстоятельствах равнопроцентная характеристика клапана обеспечивает гораздо более гибкое и практичное решение.
Вот почему большинство производителей регулирующих клапанов рекомендуют равнопроцентную характеристику для двухходовых регулирующих клапанов, особенно при использовании со сжимаемыми жидкостями, такими как пар.
Обратите внимание, : При возможности лучше выбирать паровые клапаны с максимально возможным перепадом давления при максимальной нагрузке; даже при критическом падении давления на регулирующем клапане, если позволяют условия. Это помогает уменьшить размер и стоимость регулирующего клапана, обеспечивает более линейную кривую установки и дает возможность выбрать линейный клапан.
Однако условия могут не позволить этого. Размер клапана можно подобрать только в зависимости от условий применения. Например, если рабочее давление теплообменника составляет 4,5 бар абс., а максимально доступное давление пара составляет всего 5 бар абс., клапан может быть рассчитан только на 10% перепад давления ([5 – 4.5]/5). В этой ситуации выбор размера клапана по критическому перепаду давления уменьшил бы размер регулирующего клапана и лишил бы теплообменник пара.
Если бы было невозможно увеличить давление подачи пара, решением была бы установка теплообменника, работающего при более низком рабочем давлении. Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане будет увеличиваться. Это может привести к уменьшению размера клапана, но также и к увеличению размера теплообменника, поскольку рабочая температура теплообменника теперь ниже.
Еще один набор преимуществ дает более крупные теплообменники, работающие при более низком давлении пара:
- Меньшая склонность к образованию накипи и загрязнению поверхностей нагрева.
- В системе конденсата производится меньше пара вторичного вскипания.
- В системе конденсата меньше противодавление.
Необходимо найти баланс между стоимостью регулирующего клапана и теплообменника, способностью клапана правильно управлять и воздействием на остальную часть системы, как показано выше. В паровых системах равнопроцентные клапаны обычно являются лучшим выбором, чем линейные клапаны, потому что, если возникают низкие перепады давления, они будут меньше влиять на их производительность во всем диапазоне движения клапана.
2
Взяв расход клапана и ΔP клапана из таблицы 6.5.2, Kvr для каждого приращения можно определить по уравнению 6.5.2; и они сведены в таблицу 6.5.3.
Построение кривой установки
Kvr 8,06 удовлетворяет условию максимального расхода 10 м3/ч для этого примера.
Кривая установки может быть построена путем сравнения расхода с Kvr, но обычно удобнее рассматривать кривую установки в процентах. Это просто означает процентное отношение Kvr к Kvs, или, другими словами, процент фактической площади прохода по отношению к полностью открытой площади прохода.
Для этого примера: Кривая установки строится на основе отношения Kvr при любой нагрузке к Kvs 8,06. Клапан с Kvs 8,06 будет «идеального размера» и будет описывать кривую установки, как показано в таблице 6.5.4 и показано на рисунке 6.5.7. Эту установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана идеального размера для этого примера.
Видно, что, поскольку размер клапана идеально подходит для этой установки, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.
Однако маловероятно и нежелательно выбирать клапан идеального размера. На практике выбранный клапан обычно должен быть как минимум на один размер больше и, следовательно, иметь Kvs больше, чем Kvr установки.
Поскольку клапан с Kvs 8,06 недоступен в продаже, следующий более крупный стандартный клапан будет иметь Kvs 10 с номинальными соединениями DN25.
Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны с Kvs 10 с кривой установки для этого примера.
Рассмотрим клапан с линейной собственной характеристикой
Клапан с линейной характеристикой означает, что зависимость между подъемом клапана и площадью проходного сечения является линейной. Таким образом, проходное сечение и высота подъема клапана при любом расходе представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например:
Из таблицы 6.5.4 видно, что при максимальном расходе 10 м³/ч Kvr составляет 8,06. Если линейный клапан имеет Kvs 10, чтобы клапан удовлетворял требуемому максимальному расходу, клапан поднимется: линейный клапан, как показано в таблице 6.5.5.
Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же проходная площадь, чтобы обеспечить такой же максимальный расход, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.
Рассмотрим клапан с равнопроцентной характеристической характеристикой
При диапазоне изменения клапана 50:1, τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.1:
Процентный подъем клапана обозначается Уравнение 6.5.3.
Поскольку объемный расход через любой клапан пропорционален проходной площади отверстия, уравнение 6.5.3 можно изменить, чтобы получить равный процент подъема клапана относительно площади прохода и, следовательно, Kv.
Это показано уравнением 6.5.4.
Как уже было рассчитано, Kvr при максимальном расходе 10 м³/ч составляет 8,06, а Kvs клапана DN25 равно 10. Таким образом, используя уравнение 6.5.4, требуемый подъем клапана при полной нагрузке составляет:
, следовательно:
Используя ту же процедуру, подъем клапана, требуемый при различных расходах, может быть определен из уравнения 6.5.4 и показан в таблице 6.
5.6.
Сравнение линейного и равнопроцентного клапанов для этого применения
Результирующая кривая применения и кривые клапана для применения в примере 6.5.2 как для линейных, так и для равнопроцентных собственных характеристик клапана показаны на рис. 6.5.8.
Обратите внимание, что равнопроцентный клапан имеет значительно более высокий подъем, чем линейный клапан, для достижения того же расхода. Интересно также отметить, что, хотя Kvs каждого из этих клапанов больше, чем у «клапана идеального размера» (который дает установочную кривую), равнопроцентный клапан дает значительно более высокий подъем, чем установочная кривая. Для сравнения, линейный клапан всегда имеет меньший подъем, чем кривая установки.
Округлый характер кривой для линейного клапана обусловлен падением перепада давления на клапане по мере увеличения расхода. Если бы давление насоса оставалось постоянным во всем диапазоне расходов, кривая установки и кривая для линейного клапана были бы прямыми линиями.
Наблюдая за кривой для равнопроцентного клапана, можно увидеть, что, хотя линейная зависимость не достигается на всем протяжении его хода, она превышает 50% расхода.
Равнопроцентный клапан имеет преимущество перед линейным клапаном при низких расходах. Учтите, что при 10% расходе 1 м³/ч линейный клапан поднимается только примерно на 4%, тогда как равнопроцентный клапан поднимается примерно на 20%. Хотя площадь проходного сечения обоих клапанов будет одинаковой, форма равнопроцентного плунжера клапана означает, что он работает дальше от своего седла, что снижает риск повреждения от удара между плунжером клапана и седлом из-за быстрого снижения нагрузки. при низких расходах.
Увеличенный равнопроцентный клапан по-прежнему будет обеспечивать хороший контроль во всем диапазоне, в то время как увеличенный линейный клапан может работать менее эффективно, вызывая быстрые изменения расхода при небольших изменениях подъемной силы.
Заключение. В большинстве случаев равнопроцентный клапан обеспечивает хорошие результаты и очень устойчив к превышению размеров.
Он будет обеспечивать более постоянное усиление при изменении нагрузки, помогая обеспечить более стабильный контур управления в любое время. Тем не менее, из рисунка 6.5.8 видно, что если линейный клапан имеет правильный размер, он будет отлично работать в этом типе подачи воды.
3. Регулирование температуры паровой установки с помощью двухходового клапана
В теплообменниках, использующих пар в качестве основного теплоносителя, регулирование температуры достигается путем изменения расхода пара через двухходовой регулирующий клапан чтобы соответствовать скорости, с которой пар конденсируется на нагревательных поверхностях. Этот изменяющийся поток пара изменяет давление (и, следовательно, температуру) пара в теплообменнике и, следовательно, скорость теплопередачи.
Пример 6.5.3
В конкретном процессе теплообмена пар-вода предлагается следующее:
- Вода нагревается от 10°C до постоянной температуры 60°C.
- Расход воды варьируется от 0 до 10 л/с (кг/с).
- При полной нагрузке в змеевиках теплообменника требуется пар под давлением 4 бар абс.
- Общий коэффициент теплопередачи (U) составляет 1 500 Вт/м2°C при полной нагрузке и снижается на 4 % на каждые 10 % снижения расхода вторичной воды.
Используя эти данные и применяя правильные уравнения, можно определить следующие свойства :
- Площадь теплопередачи для удовлетворения максимальной нагрузки. Пока это не установлено, можно найти следующее:
- Температура пара при различных тепловых нагрузках.
- Давление пара при различных тепловых нагрузках.
При максимальной нагрузке:
- Найдите тепловую нагрузку.
Тепловая нагрузка определяется по уравнению 2.6.5:
- Найдите площадь теплообмена, необходимую для удовлетворения максимальной нагрузки.
Площадь теплопередачи (A) можно определить по уравнению 2.
5.3:
На данном этапе ΔTLM неизвестна, но ее можно рассчитать на основе температур первичного пара и вторичной воды с помощью уравнения 2.5.5.
- Найдите среднелогарифмическую разность температур.
ΔTLM можно определить из уравнения 2.5.5:
Найти условия при других тепловых нагрузках при снижении расхода воды на 10%:
- Найдите тепловую нагрузку.
Если расход воды упадет на 10% до 9 кг/с, тепловая нагрузка уменьшится до:
Q̇ = 9 кг/с x (60 – 10°C) x 4,19 кДж/кг °C = 1 885,5 кВт
Начальное значение «U», равное 1 500 Вт/м2 °C, уменьшается на 4 %, поэтому требуемая температура в паровом пространстве может быть рассчитана по уравнению 2.5.3:
- Найдите температуру пара при этой уменьшенной нагрузке. .
Если ΔTLM = 100°C и T1, T2 уже известны, то Ts можно определить по уравнению 2.5.5:
- Найдите расход пара.
Давление насыщенного пара при 137°C составляет 3,32 бар абс. (из паровых таблиц Spirax Sarco).
При 3,32 бар абс., hfg = 2 153,5 кДж/кг, следовательно, из уравнения 2.8.1: 6.5.7.
Если давление пара, подаваемого на регулирующий клапан, задано равным 5,0 бар абс. и используется информация о давлении пара и расходе пара из таблицы 6.5.7; Kvr можно рассчитать по уравнению 6.5.6, полученному из формулы расхода пара (уравнение 3.21.2).
С помощью этой процедуры можно определить Kvr для каждого приращения расхода, как показано в таблице 6.5.8.
Кривая установки также может быть определена путем рассмотрения Kvr при всех нагрузках в сравнении с Kvs «идеального размера» 69,2.
Kvr 69,2 соответствует максимальному вторичному расходу 10 кг/с.
Так же, как и в примере 6.5.2, кривая установки описывается отношением Kvr при любой нагрузке к Kvs 69.2.
Такой клапан будет «идеального размера» для примера и будет описывать кривую установки, как указано в таблице 6.
5.8 и показано на рисунке 6.5.9.
Установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана, размер которого идеально соответствует требованиям применения.
Видно, что, поскольку клапан с Kvs 69,2 «идеально подходит» для этого применения, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.
Однако, как и в Примере 6.5.2 подбора водяного клапана, нежелательно выбирать клапан идеального размера. На практике всегда будет так, что выбранный клапан будет по крайней мере на один размер больше требуемого и, следовательно, будет иметь Kvs больше, чем Kvr приложения.
Клапан с Kvs 69,2 недоступен в продаже, а следующий более крупный стандартный клапан имеет Kvs 100 с номинальным DN80 соединениями.
Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны с Kvs 100 с кривой установки для этого примера.
Рассмотрим клапан с линейной собственной характеристикой
Клапан с линейной характеристикой означает, что зависимость между подъемом клапана и площадью проходного сечения является линейной.
Таким образом, и проходное сечение, и подъем клапана при любых условиях потока представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например.
При максимальном расходе воды 10 кг/с Kvr клапана пара составляет 69,2. Kvs выбранного клапана равно 100, следовательно, подъем равен:
Используя ту же процедуру, линейные подъемы клапана могут быть определены для диапазона расходов и представлены в таблице 6.5.9.
Рассмотрим клапан с равнопроцентной внутренней характеристикой
Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же проходная площадь для удовлетворения того же максимального расхода, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.
Учитывая, что передаточное число клапана τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.4.
С помощью той же процедуры можно определить процент подъема клапана по уравнению 6.5.4 для диапазона расходов для данной установки.
Соответствующие подъемы для линейных и равнопроцентных клапанов показаны в Таблице 6.5.9 вместе с монтажной кривой.
Как и в примере 6.5.2, для равнопроцентного клапана требуется гораздо больший подъем, чем для линейного клапана, для достижения того же расхода. Результаты представлены в виде графика на рисунке 6.5.10.
Наблюдается резкое изменение формы графиков примерно при 90% нагрузки; это связано с эффектом критического перепада давления на регулирующем клапане, который возникает в этот момент.
При нагрузке выше 86 % в этом примере можно показать, что давление пара в теплообменнике превышает 2,9 бар абс., что при 5 бар абс. на регулирующем клапане является критическим значением давления. (Дополнительную информацию о критическом давлении см. в Модуле 6.4 «Размер регулирующего клапана для пара»).
Общепризнано, что регулирующим клапанам трудно управлять в пределах 10 % от их диапазона, и на практике обычно они работают в пределах от 20 % до 80 % своего диапазона.
Графики на рис. 6.5.10 относятся к линейным и равнопроцентным клапанам с Kvs 100, которые являются следующими по размеру стандартными клапанами с подходящей пропускной способностью выше кривой применения (требуемый Kvr 69,2), и обычно выбираются для этот конкретный пример.
Эффект регулирующего клапана, который больше, чем необходимо
Стоит подумать о том, какое влияние оказал бы следующий больший из линейных или равнопроцентных клапанов, если бы он был выбран. Чтобы выдерживать те же паровые нагрузки, каждый из этих клапанов должен был иметь меньший подъем, чем показанный на рис. 6.5.10.
Следующие более крупные стандартные клапаны имеют Kvs 160. Стоит отметить, как эти клапаны будут работать, если они будут выбраны, и как показано в Таблице 6.5.10 и Рисунке 6.5.11.
Из рисунка 6.5.11 видно, что кривые обеих клапанов сместились влево по сравнению с клапанами меньшего размера (соответствующего размера) на рисунке 6.5.
10, в то время как кривая установки остается статической.
Изменения для линейного клапана весьма существенны; видно, что при нагрузке 30 % клапан открыт только на 10 %. Даже при нагрузке 85 % клапан открыт только на 30 %. Можно также заметить, что изменение скорости потока велико при относительно небольшом изменении подъемной силы. Фактически это означает, что клапан работает как быстродействующий клапан до 90% своего диапазона. Это не лучшая характеристика, присущая этому типу паровой установки, так как обычно лучше, чтобы изменения в потоке пара происходили довольно медленно.
Хотя кривая равнопроцентного клапана сместилась, она по-прежнему находится справа от кривой установки и может обеспечить хорошее управление. Нижняя часть его кривой относительно пологая, что обеспечивает более медленное открытие во время начального движения и в этом случае лучше подходит для управления потоком пара, чем линейный клапан.
Обстоятельства, которые могут привести к превышению размера, включают:
- Данные по применению являются приблизительными, поэтому включен дополнительный «фактор безопасности».
- Процедуры калибровки, которые включают в себя операционные «факторы», такие как чрезмерный допуск на загрязнение.
- Рассчитанный Kvr лишь немного выше, чем Kvs стандартного клапана, и необходимо выбрать следующий больший размер.
Возможны также ситуации, когда:
- Располагаемый перепад давления на регулирующем клапане при полной нагрузке низкий.
Например, если давление подачи пара составляет 4,5 бар абс., а давление пара, необходимое в теплообменнике при полной нагрузке, составляет 4 бар абс., это дает падение давления только на 11 % при полной нагрузке.
- Минимальная нагрузка намного меньше максимальной
Линейная характеристика клапана означает, что плунжер клапана работает близко к седлу с возможностью повреждения.
В этих распространенных обстоятельствах равнопроцентная характеристика клапана обеспечивает гораздо более гибкое и практичное решение.
Вот почему большинство производителей регулирующих клапанов рекомендуют равнопроцентную характеристику для двухходовых регулирующих клапанов, особенно при использовании со сжимаемыми жидкостями, такими как пар.
Обратите внимание, : При возможности лучше выбирать паровые клапаны с максимально возможным перепадом давления при максимальной нагрузке; даже при критическом падении давления на регулирующем клапане, если позволяют условия. Это помогает уменьшить размер и стоимость регулирующего клапана, обеспечивает более линейную кривую установки и дает возможность выбрать линейный клапан.
Однако условия могут не позволить этого. Размер клапана можно подобрать только в зависимости от условий применения. Например, если рабочее давление теплообменника составляет 4,5 бар абс., а максимально доступное давление пара составляет всего 5 бар абс., клапан может быть рассчитан только на 10% перепад давления ([5 – 4.5]/5). В этой ситуации выбор размера клапана по критическому перепаду давления уменьшил бы размер регулирующего клапана и лишил бы теплообменник пара.
Если бы было невозможно увеличить давление подачи пара, решением была бы установка теплообменника, работающего при более низком рабочем давлении.
Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане будет увеличиваться. Это может привести к уменьшению размера клапана, но также и к увеличению размера теплообменника, поскольку рабочая температура теплообменника теперь ниже.
Еще один набор преимуществ дает более крупные теплообменники, работающие при более низком давлении пара:
- Меньшая склонность к образованию накипи и загрязнению поверхностей нагрева.
- В системе конденсата производится меньше пара вторичного вскипания.
- В системе конденсата меньше противодавление.
Необходимо найти баланс между стоимостью регулирующего клапана и теплообменника, способностью клапана правильно управлять и воздействием на остальную часть системы, как показано выше. В паровых системах равнопроцентные клапаны обычно являются лучшим выбором, чем линейные клапаны, потому что, если возникают низкие перепады давления, они будут меньше влиять на их производительность во всем диапазоне движения клапана.