Cosa determina la capacità della valvola. Caratteristiche del calcolo degli impianti di riscaldamento con valvole termostatiche

valore kv.

La valvola di controllo crea un'ulteriore perdita di pressione nella rete per limitare la portata dell'acqua entro i limiti richiesti. La portata dell'acqua dipende dalla pressione differenziale attraverso la valvola:

kv - portata della valvola, ρ - densità (per acqua ρ = 1.000 kg / m 3 a una temperatura di 4 ° C e a 80 ° C ρ = 970 kg / m 3), q - portata del liquido, m 3 / ora , ∆р – pressione differenziale, bar.

Il valore massimo di k v (k vs) viene raggiunto quando la valvola è completamente aperta. Questo valore corrisponde ad una portata d'acqua, espressa in m 3 /h, per una pressione differenziale di 1 bar. La valvola di controllo è selezionata in modo che il valore di kvs fornisca la portata di progetto per una data pressione differenziale disponibile quando la valvola viene azionata nelle condizioni date.

Non è facile determinare il valore di kvs richiesto per una valvola di controllo, poiché la pressione differenziale disponibile ai capi della valvola dipende da molti fattori:

• Testa della pompa effettiva.
• Perdita di carico in tubi e raccordi.
• Perdita di carico ai terminali.

La perdita di pressione, a sua volta, dipende dalla precisione di equilibratura.

Durante la progettazione degli impianti di caldaie, vengono calcolati i valori teoricamente corretti di pressione e perdite di flusso per vari elementi del sistema. Tuttavia, in pratica, è raro che elementi diversi abbiano caratteristiche definite con precisione. Durante l'installazione, di norma, le pompe, le valvole di controllo e i terminali vengono selezionati in base alle caratteristiche standard.

Le valvole di regolazione, ad esempio, sono prodotte con valori di k vs crescenti in proporzione geometrica, chiamate serie Reynard:

k vs: 1,0 1,6 2,5 4,0 6,3 10 16......

Ogni valore è circa il 60% più grande del precedente.

Non è tipico per una valvola di controllo fornire esattamente la perdita di pressione calcolata per una data portata. Se, ad esempio, una valvola di regolazione deve produrre una perdita di carico di 10 kPa a una data portata, allora in pratica può accadere che una valvola con un valore kvs leggermente superiore crei solo una perdita di pressione di 4 kPa, mentre una valvola con un valore kvs leggermente inferiore fornirà una perdita di carico a 26 kPa per la portata calcolata.

∆p (bar), q (m 3 /h)	∆p (kPa), q (l/s)	∆p (mm BC), q (l/h)	∆p (kPa), q (l/h)
		q = 10kv √∆p	q = 100kv √∆p
	∆p = (36q/kv)2	∆p = (0.1q/kv)2	∆p = (0.01q/kv)2
	kv = 36q/√∆p	k v = 0,1 q/√∆p	kv = 0,01q/√∆p

Alcune formule contengono il consumo, k v e ∆p (ρ = 1.000 kg/m3)

Inoltre, pompe e terminali sono spesso sovradimensionati per lo stesso motivo. Ciò significa che le valvole di controllo funzionano quasi chiuse e, di conseguenza, la regolazione non può essere stabile. È anche possibile che periodicamente queste valvole si aprano al massimo, necessariamente all'avvio, il che porta a un flusso eccessivo in questo sistema e insufficiente in altri. Di conseguenza, la domanda dovrebbe essere:

Cosa succede se la valvola di controllo è sovradimensionata?

È chiaro che, di norma, è impossibile selezionare con precisione la valvola di controllo richiesta.

Si consideri il caso di un riscaldatore ad aria da 2000 W progettato per una caduta di temperatura di 20 K. La perdita di carico è di 6 kPa per una portata di progetto di 2000x0,86/20=86 l/h. Se la pressione differenziale disponibile è di 32 kPa e la perdita di carico nei tubi e nei raccordi è di 4 kPa, una differenza di 32 - 6 - 4 = 22 kPa dovrebbe essere attraverso la valvola di controllo.

Il valore richiesto di k vs sarà 0,183.

Se ad esempio il kvs minimo disponibile è 0,25, la portata invece degli 86 l/h desiderati sarà di 104 l/h, con un eccesso del 21%.

Nei sistemi a portata variabile, la pressione differenziale ai terminali è variabile perché la perdita di carico nelle tubazioni dipende dalla portata. Le valvole di controllo sono selezionate per le condizioni di progettazione. A bassi carichi, il flusso potenziale massimo in tutte le installazioni è aumentato e non vi è alcun pericolo di flusso eccessivamente basso in un singolo terminale. Se nelle condizioni di progetto è richiesto il carico massimo, è molto importante evitare un flusso eccessivo.

UN. Limitazione della portata tramite valvola di bilanciamento installata in serie.

Se, nelle condizioni di progetto, la portata alla valvola di regolazione aperta è superiore al valore richiesto, è possibile installare in serie una valvola di bilanciamento per limitare tale portata. Ciò non modificherà l'effettivo fattore di controllo della valvola di controllo, ma ne migliorerà le prestazioni (vedere la figura a pagina 51). La valvola di bilanciamento è anche uno strumento diagnostico e una valvola di intercettazione.

B. Alzata massima della valvola ridotta.

Per compensare la valvola di controllo sovradimensionata, il grado di apertura della valvola può essere limitato. Questa soluzione può essere presa in considerazione per valvole con caratteristiche equipercentuali, in quanto il valore di k v può essere sensibilmente ridotto, riducendo corrispondentemente il grado di massima apertura della valvola. Se il grado di apertura della valvola viene ridotto del 20%, il valore massimo di k v verrà ridotto del 50%.

In pratica il bilanciamento viene effettuato tramite valvole di bilanciamento installate in serie con la valvola di regolazione completamente aperta. Le valvole di bilanciamento sono regolate in ogni circuito in modo che alla portata calcolata la perdita di carico sia di 3 kPa.

Il grado di alzata della valvola di controllo è limitato quando ottenuto sulla valvola di bilanciamento 3 kPa. Poiché l'impianto è bilanciato e rimane bilanciato, la portata richiesta è effettivamente ottenuta nelle condizioni di progetto.

C. Riduzione di portata con valvola di regolazione ∆p nel gruppo.

La pressione differenziale attraverso la valvola di controllo può essere stabilizzata come mostrato nella figura sottostante.

La valvola di controllo della pressione differenziale STAP è impostata sulla portata desiderata per una valvola di controllo completamente aperta. In questo caso, la valvola di controllo deve essere esattamente dimensionata e il suo fattore di controllo vicino a uno.

Alcune regole pratiche

Se nei terminali vengono utilizzate valvole di controllo a due vie, la maggior parte delle valvole di controllo sarà chiusa o quasi chiusa a bassi carichi. Poiché il flusso d'acqua è basso, la perdita di carico su tubi e raccordi sarà trascurabile. L'intera pressione della pompa ricade sulla valvola di controllo, che deve essere in grado di resistere. Questo aumento della pressione differenziale rende difficile il controllo a basse portate, poiché il fattore di controllo effettivo β" è notevolmente ridotto.

Si supponga che la valvola di controllo sia progettata per una perdita di pressione del 4% della prevalenza della pompa. Se il sistema funziona a bassa portata, la pressione differenziale viene quindi moltiplicata per 25. A parità di apertura della valvola, la portata viene quindi moltiplicata per 5 (√25 = 5). La valvola viene azionata forzatamente in una posizione quasi chiusa. Questo può portare a rumorosità e fluttuazioni del setpoint (in queste nuove condizioni operative, la valvola è sovradimensionata di un fattore cinque).

Ecco perché alcuni autori raccomandano di progettare il sistema in modo tale che la caduta di pressione calcolata attraverso le valvole di controllo sia almeno il 25% della prevalenza della pompa. In questo caso, a bassi carichi, il flusso in eccesso sulle valvole di controllo non supererà un fattore 2.

È sempre molto difficile trovare una valvola di controllo in grado di sopportare una pressione differenziale così elevata senza fare rumore. È anche difficile trovare valvole sufficientemente piccole che soddisfino i criteri di cui sopra quando si utilizzano terminali a bassa potenza. Inoltre, le variazioni di pressione differenziale nel sistema devono essere limitate, ad esempio utilizzando pompe secondarie.

Tenendo conto di questo concetto aggiuntivo, la taratura di una valvola di regolazione a due vie deve soddisfare le seguenti condizioni:

• Quando il sistema funziona in condizioni normali, è necessario calcolare la portata a valvola completamente aperta. Se il flusso è superiore a quello specificato, la valvola di bilanciamento in serie dovrebbe limitare il flusso. Quindi per un controllore di tipo PI, sarà accettabile un fattore di controllo di 0,30. Se i valori di controllo sono inferiori, la valvola di controllo deve essere sostituita con una valvola più piccola.
• La prevalenza della pompa deve essere tale che la perdita di pressione attraverso le valvole di controllo a due vie sia almeno il 25% della prevalenza della pompa.

Per i regolatori on-off, il concetto di parametri di controllo è irrilevante, poiché la valvola di controllo è aperta o chiusa. Pertanto, la sua caratteristica no di grande importanza. In questo caso la portata è leggermente limitata dalla valvola di bilanciamento installata in serie.

(Università Tecnica)

Dipartimento dell'APCP

progetto corso

"Calcolo e progettazione di una valvola di controllo"

Completato: studente gr. 891 Solntsev P.V.

Responsabile: Syagaev N.A.

San Pietroburgo 2003

1. Comandi dell'acceleratore

Per il trasporto di liquidi e gas nei processi tecnologici, di norma vengono utilizzate tubazioni in pressione. In essi il flusso si muove a causa della pressione creata dalle pompe (per i liquidi) o dai compressori (per i gas). La scelta della pompa o del compressore richiesto viene effettuata in base a due parametri: le prestazioni massime e la pressione richiesta.

La prestazione massima è determinata dai requisiti delle normative tecnologiche, la pressione richiesta per garantire il flusso massimo è calcolata secondo le leggi dell'idraulica, in base alla lunghezza del percorso, al numero e all'entità delle resistenze locali e alla portata consentita velocità massima prodotto nella tubazione (per liquidi - 2-3 m/s, per gas - 20-30 m/s).

La modifica della portata nella pipeline di processo può essere effettuata in due modi:

strozzamento - un cambiamento nella resistenza idraulica dell'acceleratore installato sulla tubazione (Fig. 1a)

bypass - modifica della resistenza idraulica della valvola a farfalla installata sulla tubazione che collega la linea di mandata con la linea di aspirazione (Fig. 1b)

La scelta di come variare la portata è determinata dal tipo di pompa o compressore utilizzato. Per le pompe e i compressori più comuni del settore, è possibile utilizzare entrambi i metodi di controllo del flusso.

Per le pompe volumetriche, come le pompe a pistoni, è consentito solo il bypass del liquido. La limitazione del flusso per tali pompe è inaccettabile, perché. può portare al guasto della pompa o della tubazione.

Per i compressori alternativi vengono utilizzati entrambi i metodi di controllo.

La modifica della portata del liquido o del gas a causa della strozzatura è l'azione di controllo principale nei sistemi di controllo automatici. La manetta utilizzata per regolare i parametri tecnologici è " organismo di regolamentazione ».

La principale caratteristica statica del corpo regolatore è la dipendenza del flusso che lo attraversa dal grado di apertura:

dove q=Q/Q max - flusso relativo

h=H/H max - la corsa relativa dell'otturatore del regolatore

Questa dipendenza è chiamata caratteristica di consumo organismo di regolamentazione. Perché Il corpo di regolazione è una parte della rete di condotte, che comprende sezioni di condotte, valvole, curve e curve di tubi, tratti ascendenti e discendenti, la sua caratteristica di flusso riflette il comportamento effettivo del sistema idraulico "corpo di regolazione + rete di condotte". Pertanto, le caratteristiche di flusso di due organismi di regolamentazione identici installati su condotte di diversa lunghezza differiranno in modo significativo l'una dall'altra.

Caratteristica dell'organismo di regolamentazione, indipendentemente dalle sue connessioni esterne - " caratteristica di rendimento". Questa dipendenza del throughput relativo dell'organismo di regolamentazione S dalla sua relativa apertura H, cioè.

dove: s=K v /K vy è il throughput relativo

Altri indicatori che servono per selezionare un organismo di regolamentazione sono: il diametro delle sue flange di collegamento Du, la pressione massima consentita Ru, la temperatura T e le proprietà della sostanza. L'indice "y" indica il valore condizionale degli indicatori, che si spiega con l'impossibilità di garantire la loro esatta osservanza per i regolatori seriali. Poiché la caratteristica di portata del corpo di regolazione dipende dalla resistenza idraulica della rete di tubazioni in cui è installato, è necessario poter correggere tale caratteristica. Gli organismi di regolamentazione che consentono tale adeguamento sono “ valvole di controllo". Hanno pistoni cilindrici pieni o cavi che permettono di cambiare il profilo per ottenere la caratteristica di flusso richiesta Per facilitare la regolazione della caratteristica di flusso, le valvole sono prodotte con vari tipi caratteristiche di produttività: lineare e uguale percentuale.

Per le valvole con caratteristica lineare l'incremento di portata è proporzionale alla corsa dell'otturatore, cioè

dove: a è il coefficiente di proporzionalità.

Per le valvole con caratteristica equipercentuale l'incremento di portata è proporzionale alla corsa del pistone e al valore attuale della portata, cioè

ds=a*K v *dh (4)

La differenza tra le caratteristiche di portata e flusso è tanto maggiore quanto maggiore è la resistenza idraulica della rete di condotte. Il rapporto tra la capacità della valvola e la capacità della rete - il modulo idraulico del sistema:

n=Kvy/KvT (5)

Per i valori n> 1,5 le valvole con una caratteristica di flusso lineare diventano inutilizzabili a causa dell'incoerenza del fattore di proporzionalità UN durante tutto il corso. Per le valvole di controllo con una caratteristica di portata uguale percentuale, la caratteristica di portata è quasi lineare ai valori N da 1,5 a 6. Poiché il diametro della tubazione di processo Dt viene solitamente scelto con un margine, può risultare che una valvola di controllo con diametro nominale uguale o simile Du abbia una capacità in eccesso e, di conseguenza, il modulo idraulico. Per ridurre la portata della valvola senza modificarne le dimensioni di connessione, i produttori producono valvole che differiscono solo per il diametro della sede Ds.

2. Compito per un progetto di corso

Opzione numero 7

3. calcolo delle valvole di controllo

1. Determinazione del numero di Reynolds

, Dove - portata alla portata massima

r=988.07 kg/m 3 (per acqua a 50 o C) [tab. 2]

m=551*10 -6 Pa*s [tab. 3]

Re> 10000, quindi, il regime di flusso è turbolento.

2. Determinazione della perdita di carico nella rete di tubazioni alla portata massima

, Dove , x Mvent =4.4, x Mcolen =1.05 [tav. 4]

3. Determinazione della caduta di pressione attraverso una valvola di controllo alla portata massima

4. Determinazione del valore calcolato della portata condizionale della valvola di controllo:

, dove h=1.25 - fattore di sicurezza

5. Selezione di una valvola di controllo con la capacità superiore più vicina K Vy (secondo K Vz e Du):

scegliere valvola di regolazione in ghisa a doppia sede 25 h30nzhM

pressione condizionale 1,6 MPa

passaggio condizionale 50 mm

capacità nominale 40 m3/ora

caratteristica di rendimento lineare, uguale percentuale

tipo di azione MA

Materiale ghisa grigia

temperatura media da -15 a +300

6. Determinazione della capacità della rete di gasdotti

7. Definizione del modulo idraulico del sistema

<1.5, следовательно выбираем регулирующий клапан с линейной пропускной характеристикой (ds=a*dh)

Coefficiente che mostra il grado di riduzione dell'area della sezione di flusso della sede della valvola rispetto all'area della sezione di flusso delle flange K=0,6 [tabella. 1]

4. profilatura dello stantuffo della valvola di controllo

La caratteristica di portata richiesta della valvola di controllo è assicurata dalla fabbricazione di una forma speciale della superficie della finestra. Il profilo ottimale del pistone si ottiene calcolando la resistenza idraulica della coppia farfalla (pistone - sede) in funzione dell'apertura relativa della valvola di comando.

8. Determinazione del coefficiente di resistenza idraulica della valvola

, Dove , V=2 per valvola a doppia sede

9. Determinazione del coefficiente di resistenza idraulica della valvola di controllo in funzione della corsa relativa del pistone

, dove h=0.1, 0.2,…,1.0 ,

x dr - coefficiente di resistenza idraulica della coppia di valvole a farfalla x 0 =2,4 [tabella. 5]

10. Secondo lo schema in [Fig. 5] si determina il valore a k per la sezione relativa della coppia di farfalle

Il valore di m è specificato dalla formula:

.

La determinazione di nuovi valori di m continua fino a quando il nuovo valore massimo di m differisce dal precedente di meno del 5%.

Portata della valvola di controllo Kvs- il valore del coefficiente Kvs è numericamente uguale al flusso d'acqua attraverso la valvola in m³ / h ad una temperatura di 20 ° C alla quale la perdita di carico su di essa sarà di 1 bar. È possibile calcolare il rendimento di una valvola di controllo per parametri di sistema specifici nella sezione Calcoli del sito Web.

valvola di controllo DN- diametro nominale del foro nei tubi di collegamento. Il valore DN viene utilizzato per unificare le dimensioni standard dei raccordi. Il diametro effettivo del foro può differire leggermente da quello nominale in alto o in basso. Una designazione alternativa per il diametro nominale DN, comune nei paesi post-sovietici, era il diametro nominale Du della valvola di controllo. Un numero di passaggi condizionali DN di raccordi per tubazioni è regolato da GOST 28338-89 "Passaggi condizionali (dimensioni nominali)".

Valvola di controllo PN- pressione nominale - la massima sovrapressione del mezzo di lavoro con una temperatura di 20 ° C, alla quale è garantito un funzionamento sicuro e a lungo termine. Una designazione alternativa per la pressione nominale PN, comune nei paesi dello spazio post-sovietico, era la pressione condizionale Ru della valvola. Numerose pressioni nominali I raccordi per tubazioni PN sono regolati da GOST 26349-84 "Pressioni nominali (condizionali)".

Controllo della gamma dinamica, è il rapporto tra la capacità massima di una valvola di controllo completamente aperta (Kvs) e la capacità minima (Kv) alla quale viene mantenuta la caratteristica di portata dichiarata. La gamma dinamica di controllo è anche chiamata rapporto di controllo.

Ad esempio, un rapporto di turndown della valvola di 50:1 a Kvs 100 significa che la valvola può controllare una portata di 2 m³/h mantenendo le sue caratteristiche di flusso caratteristiche.

La maggior parte delle valvole di controllo ha rapporti di turndown di 30:1 e 50:1, ma ci sono anche ottime valvole di controllo con un rapporto di turndown di 100:1.

Autorità della valvola di controllo- caratterizza la capacità di controllo della valvola. Numericamente, il valore di autorità è pari al rapporto tra le perdite di carico nell'otturatore completamente aperto e le perdite di carico nella sezione regolata.

Minore è l'autorità della valvola di controllo, più la sua caratteristica di flusso si discosta dall'ideale e meno uniforme sarà la variazione di flusso quando lo stelo si muove. Quindi, ad esempio, in un sistema controllato da una valvola con caratteristica di flusso lineare e bassa autorità, la chiusura della sezione di flusso del 50% può ridurre il flusso solo del 10%, mentre con un'autorità elevata, la chiusura del 50% dovrebbe ridurre il flusso attraverso la valvola del 40-50%.

Visualizza la dipendenza della variazione del flusso relativo attraverso la valvola dalla variazione della corsa relativa dello stelo della valvola di controllo a una caduta di pressione costante attraverso di esso.

Caratteristica di flusso lineare- gli stessi incrementi della corsa relativa dello stelo provocano gli stessi incrementi della portata relativa. Le valvole di regolazione con caratteristica di flusso lineare vengono utilizzate negli impianti in cui esiste una relazione diretta tra la variabile controllata e la portata del fluido. Le valvole di regolazione con una caratteristica di flusso lineare sono ideali per mantenere la temperatura della miscela del fluido riscaldante nelle sottostazioni con collegamento dipendente alla rete di riscaldamento.

Equipercentuale di portata caratteristica(logaritmico) - la dipendenza dell'aumento relativo della portata dall'aumento relativo della corsa dell'asta è logaritmica. Le valvole di controllo con una caratteristica di flusso logaritmica vengono utilizzate nei sistemi in cui la variabile controllata dipende in modo non lineare dal flusso attraverso la valvola di controllo. Pertanto, ad esempio, le valvole di controllo con una caratteristica di portata uguale percentuale sono consigliate per l'uso negli impianti di riscaldamento per controllare il trasferimento di calore dei dispositivi di riscaldamento, che dipende in modo non lineare dalla portata del refrigerante. Le valvole di controllo con una caratteristica del flusso logaritmico regolano perfettamente il trasferimento di calore degli scambiatori di calore ad alta velocità con una bassa differenza di temperatura del liquido di raffreddamento. Si consiglia di utilizzare valvole con una caratteristica di portata uguale percentuale in sistemi in cui è richiesta una caratteristica di portata lineare e non è possibile mantenere un'autorità elevata sulla valvola di controllo. In questo caso l'autorità ridotta distorce la caratteristica equipercentuale della valvola, avvicinandola al lineare. Questa caratteristica si osserva quando le autorità delle valvole di controllo non sono inferiori a 0,3.

Caratteristica di flusso parabolico- la dipendenza dell'incremento relativo di portata dalla corsa relativa dell'asta obbedisce ad una legge quadratica (passa lungo una parabola). Le valvole di regolazione con caratteristiche di flusso paraboliche vengono utilizzate come compromesso tra valvole lineari e equipercentuali.

Specifiche del calcolo di una valvola a due vie

Dato:

ambiente - acqua, 115C,

∆paccesso = 40 kPa (0,4 bar), ∆ppipe = 7 kPa (0,07 bar),

∆p scambio termico = 15 kPa (0,15 bar), portata nominale Qnom = 3,5 m3/h,

portata minima Qmin = 0,4 m3/h

Calcolo:

∆paccesso = ∆pvalvola + ∆ppipe + ∆pscambio termico =
∆p valvola = ∆paccesso - ∆ppipa - ∆p scambio termico = 40-7-15 = 18 kPa (0,18 bar)

Indennità di sicurezza per la tolleranza di lavoro (a condizione che la portata Q non sia stata sovrastimata):

Kvs = (da 1,1 a 1,3). Kv = (da 1,1 a 1,3) x 8,25 = da 9,1 a 10,7 m3/h
Dalla serie di valori Kv prodotta in serie, scegliamo il valore Kvs più vicino, ad es. Kvs = 10 m3/h. Questo valore corrisponde al diametro netto DN 25. Se selezioniamo una valvola con attacco filettato PN 16 in ghisa grigia, otteniamo il numero (numero d'ordine) del tipo:
RV 111 R 2331 16/150-25/T
e l'azionamento corrispondente.

Determinazione della perdita idraulica di una valvola di controllo selezionata e calcolata a piena apertura e una data portata.

L'effettiva perdita idraulica della valvola di regolazione così calcolata deve riflettersi nel calcolo idraulico della rete.

dove a deve essere almeno 0,3. Il controllo stabilito: la selezione della valvola corrisponde alle condizioni.

Avvertenza: Il calcolo dell'autorità di una valvola di controllo a due vie viene effettuato in relazione alla pressione differenziale attraverso la valvola nello stato chiuso, cioè pressione di ramo disponibile ∆paccess a portata zero, e mai relativa alla pressione della pompa ∆ppompa, per l'influenza delle perdite di carico nella tubazione di rete fino al punto di attacco del ramo regolato. In questo caso, per comodità, assumiamo

Controllo dell'atteggiamento normativo

Eseguiamo lo stesso calcolo per la portata minima Qmin = 0,4 m3/h. La portata minima corrisponde alle perdite di carico , , .

Rapporto di controllo richiesto

deve essere inferiore al rapporto di controllo impostato della valvola r = 50. Il calcolo soddisfa queste condizioni.

Schema tipico di un circuito di controllo che utilizza una valvola di controllo a due vie.

Specifiche del calcolo di una valvola miscelatrice a tre vie

Dato:

ambiente - acqua, 90C,

pressione statica al punto di connessione 600 kPa (6 bar),

∆ppompa2 = 35 kPa (0,35 bar), ∆ppipe = 10 kPa (0,1 bar),

∆p scambio termico = 20 kPa (0,2), portata nominale Qnom = 12 m3/h

Calcolo:

Indennità di sicurezza per la tolleranza di lavoro (a condizione che la portata Q non sia stata sovrastimata):
Kvs = (1,1-1,3)xKv = (1,1-1,3)x53,67 = da 59,1 a 69,8 m3/h
Da una serie di valori Kv prodotta in serie, scegliamo il valore Kvs più vicino, ad es. Kvs = 63 m3/ora. Questo valore corrisponde al diametro netto DN65. Se scegliamo la valvola in ghisa sferoidale flangiata, otteniamo il tipo n.
RV 113 M 6331-16/150-65

Quindi selezioniamo l'unità appropriata in base ai requisiti.

Determinazione della perdita idraulica effettiva della valvola selezionata a tutta apertura

Pertanto, la perdita idraulica effettiva calcolata delle valvole di controllo deve essere riflessa nel calcolo idraulico della rete.

Attenzione: con le valvole a tre vie, la condizione più importante per un funzionamento senza errori è la pressione differenziale minima
sulle porte A e B. Le valvole a tre vie sono in grado di far fronte a pressioni differenziali significative tra le porte A e B, ma a costo di una deformazione della caratteristica di controllo e quindi di un deterioramento della capacità di controllo. Pertanto, se esiste anche il minimo dubbio sulla differenza di pressione tra le due connessioni (ad esempio se una valvola a tre vie senza vano pressione è collegata direttamente alla rete primaria), si consiglia di utilizzare una valvola a due vie in connessione con un circuito rigido per un buon controllo.

Schema tipico della linea di controllo che utilizza una valvola miscelatrice a tre vie.

Si ritiene che la selezione di una valvola a tre vie non richieda calcoli preliminari. Questa opinione si basa sul presupposto che il flusso totale attraverso il tubo di diramazione AB - non dipende dalla corsa dell'asta ed è sempre costante. Infatti la portata attraverso la porta comune AB oscilla in funzione della corsa dello stelo, e l'ampiezza dell'oscillazione dipende dall'autorità della valvola a tre vie nella zona regolata e dalle sue caratteristiche di portata.

Metodo per il calcolo di una valvola a tre vie

Calcolo valvola a tre vie eseguire nella seguente sequenza:

• 1. Selezione delle caratteristiche di flusso ottimali.
• 2. Determinazione della capacità di controllo (autorità della valvola).
• 3. Determinazione della portata e del diametro nominale.
• 4. Selezione dell'azionamento elettrico della valvola di controllo.
• 5. Verificare la presenza di rumore e cavitazione.

Selezione delle caratteristiche di flusso

La dipendenza del flusso attraverso la valvola dalla corsa dello stelo è chiamata caratteristica del flusso. Il tipo di caratteristica del flusso determina la forma dell'otturatore e della sede della valvola. Poiché la valvola a tre vie ha due saracinesche e due sedi, ha anche due caratteristiche di flusso, la prima è la caratteristica lungo la corsa rettilinea - (A-AB), e la seconda lungo la perpendicolare - (B-AB).

Lineare/lineare. La portata totale attraverso la derivazione AB è costante solo quando l'autorità della valvola è pari a 1, cosa praticamente impossibile da garantire. L'azionamento di una valvola a tre vie con un'autorità di 0,1 comporterà fluttuazioni nel flusso totale durante il movimento dello stelo, che vanno dal 100% al 180%. Pertanto, le valvole con caratteristica lineare/lineare vengono utilizzate in sistemi insensibili alle fluttuazioni di flusso o in sistemi con un'autorità della valvola di almeno 0,8.

logaritmico/logaritmico. Le fluttuazioni minime del flusso totale attraverso il tubo di diramazione AB nelle valvole a tre vie con una caratteristica di flusso logaritmica / logaritmica sono osservate con un'autorità della valvola di 0,2. Allo stesso tempo, una diminuzione dell'autorità, relativa al valore specificato, aumenta e un aumento riduce il flusso totale attraverso il tubo di diramazione AB. La fluttuazione della portata nell'intervallo di autorità da 0,1 a 1 va da +15% a -55%.

log/lineare. Le valvole a tre vie con caratteristica di flusso logaritmico/lineare vengono utilizzate qualora gli anelli di circolazione passanti per gli attacchi A-AB e B-AB richiedano una regolazione secondo leggi diverse. La stabilizzazione del flusso durante il movimento dello stelo della valvola avviene con un'autorità pari a 0,4. La fluttuazione del flusso totale attraverso il tubo di diramazione AB nell'intervallo di autorità da 0,1 a 1 va da +50% a -30%. Le valvole di regolazione con caratteristica di flusso logaritmica/lineare sono largamente utilizzate nelle centraline per impianti di riscaldamento e scambiatori di calore.

Calcolo dell'autorità

Autorità della valvola a tre vieè uguale al rapporto tra la perdita di carico sulla valvola e la perdita di carico sulla valvola e sulla sezione regolata. Il valore di autorità per le valvole a tre vie determina l'intervallo di fluttuazione del flusso totale attraverso la porta AB.

Una deviazione del 10% della portata istantanea attraverso la porta AB durante la corsa è fornita ai seguenti valori di autorità:

• A+ = (0.8-1.0) - per una valvola lineare/lineare.
• A+ = (0,3-0,5) - per una valvola con caratteristica logaritmica/lineare.
• A+ = (0,1-0,2) - per una valvola con caratteristica logaritmica / logaritmica.

Calcolo della larghezza di banda

La dipendenza della perdita di carico sulla valvola dal flusso che la attraversa è caratterizzata dal fattore di capacità Kvs. Il valore Kvs è numericamente uguale alla portata in m³/h attraverso una valvola completamente aperta, alla quale la perdita di carico su di essa è di 1 bar. Di norma il valore di Kvs di una valvola a tre vie è lo stesso per le corse A-AB e B-AB, ma esistono valvole con capacità diverse per ciascuna delle corse.

Sapendo che quando la portata varia di “n” volte, la perdita di carico sulla valvola cambia di “n²” volte, non è difficile determinare il Kvs richiesto della valvola di regolazione sostituendo la portata e la perdita di carico calcolate nel equazione. Dalla nomenclatura viene selezionata una valvola a tre vie con il valore del coefficiente di portata più vicino al valore ottenuto come risultato del calcolo.

Selezione di un azionamento elettrico

L'attuatore elettrico è abbinato alla valvola a tre vie precedentemente selezionata. Si consiglia di selezionare gli attuatori elettrici dall'elenco dei dispositivi compatibili specificati nelle specifiche della valvola, prestando attenzione a:

• Le interfacce dell'attuatore e della valvola devono essere compatibili.
• La corsa dell'attuatore elettrico deve essere almeno la corsa dello stelo della valvola.
• A seconda dell'inerzia del sistema regolato, dovrebbero essere utilizzati azionamenti con diverse velocità di azione.
• La forza di chiusura dell'attuatore determina la massima pressione differenziale attraverso la valvola alla quale l'attuatore può chiuderla.
• Un unico attuatore elettrico assicura la chiusura di una valvola a tre vie operante per la miscelazione e la separazione del flusso, a diverse perdite di carico.
• La tensione di alimentazione e il segnale di controllo dell'azionamento devono corrispondere alla tensione di alimentazione e al segnale di controllo del controller.
• Le valvole rotative a tre vie vengono utilizzate con valvole rotative ea sella con azionamenti elettrici lineari.

Calcolo della possibilità di cavitazione

La cavitazione è la formazione di bolle di vapore in un flusso d'acqua, che si manifesta quando la pressione al suo interno diminuisce al di sotto della pressione di saturazione del vapore acqueo. L'equazione di Bernoulli descrive l'effetto dell'aumento della velocità del flusso e della riduzione della pressione in esso, che si verifica quando la sezione del flusso si restringe. L'area di flusso tra l'otturatore e la sede della valvola a tre vie è il vero restringimento, la pressione in cui può scendere fino alla pressione di saturazione e il punto in cui è più probabile che si verifichi la cavitazione. Le bolle di vapore sono instabili, appaiono bruscamente e collassano anche bruscamente, questo porta all'erosione di particelle metalliche dall'otturatore della valvola, che inevitabilmente causerà un'usura prematura. Oltre all'usura, la cavitazione comporta un aumento del rumore durante il funzionamento della valvola.

I principali fattori che influenzano il verificarsi della cavitazione:

• Temperatura dell'acqua: più è alta, maggiore è la probabilità di cavitazione.


• Pressione dell'acqua - davanti alla valvola di controllo, più è alta, meno è probabile che causi cavitazione.


• Perdite di pressione consentite: più sono elevate, maggiore è la probabilità di cavitazione. Si noti qui che nella posizione della valvola prossima alla chiusura, la pressione strozzata sulla valvola tende alla pressione disponibile nella zona regolata.


• La caratteristica di cavitazione di una valvola a tre vie è determinata dalle caratteristiche dell'elemento di strozzamento della valvola. Il coefficiente di cavitazione è diverso per i diversi tipi di valvole di controllo e dovrebbe essere specificato nelle loro caratteristiche tecniche, ma poiché la maggior parte dei produttori non specifica questo valore, l'algoritmo di calcolo include una gamma dei coefficienti di cavitazione più probabili.

Come risultato del test di cavitazione, può essere prodotto il seguente risultato:

• "No" - sicuramente non ci sarà cavitazione.
• "Possibile" - la cavitazione può verificarsi su valvole di alcuni modelli, si consiglia di modificare uno dei fattori di influenza sopra descritti.
• "Sì" - la cavitazione sarà sicuramente, cambierà uno dei fattori che influenzano il verificarsi della cavitazione.

Calcolo del rumore

Una portata elevata all'ingresso di una valvola a tre vie può causare livelli di rumorosità elevati. Per la maggior parte dei locali in cui sono installate valvole di controllo, il livello di rumore consentito è di 35-40 dB(A) che corrisponde a una velocità all'ingresso della valvola di circa 3 m/s. Pertanto, quando si seleziona una valvola a tre vie, non è consigliabile superare la velocità specificata.