O que determina a capacidade da válvula. Características do cálculo de sistemas de aquecimento com válvulas termostáticas

valor kv.

A válvula de controle cria uma perda de pressão adicional na rede para limitar o fluxo de água dentro dos limites exigidos. O fluxo de água depende da pressão diferencial na válvula:

kv - vazão da válvula, ρ - densidade (para água ρ = 1.000 kg / m 3 a uma temperatura de 4 ° C e a 80 ° C ρ = 970 kg / m 3), q - vazão de líquido, m 3 / hora , ∆р – pressão diferencial, bar.

O valor máximo de k v (k vs) é alcançado quando a válvula está totalmente aberta. Este valor corresponde a um caudal de água, expresso em m 3 /h, para uma pressão diferencial de 1 bar. A válvula de controle é selecionada de modo que o valor de kvs forneça o fluxo de projeto para uma determinada pressão diferencial disponível quando a válvula é operada sob determinadas condições.

Não é fácil determinar o valor de kvs necessário para uma válvula de controle, pois a pressão diferencial disponível na válvula depende de muitos fatores:

• Cabeça da bomba real.
• Perda de pressão em tubos e conexões.
• Perda de pressão nos terminais.

A perda de carga, por sua vez, depende da precisão do balanceamento.

Ao projetar plantas de caldeiras, os valores teoricamente corretos de perdas de pressão e fluxo são calculados para vários elementos do sistema. No entanto, na prática, é raro que diferentes elementos tenham características definidas com precisão. Durante a instalação, como regra, as bombas, válvulas de controle e terminais são selecionados de acordo com as características padrão.

As válvulas de controle, por exemplo, são produzidas com valores de k vs crescentes em proporção geométrica, chamadas de série de Reynard:

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

Cada valor é aproximadamente 60% maior que o anterior.

Não é típico para uma válvula de controle fornecer exatamente a perda de pressão calculada para uma determinada taxa de fluxo. Se, por exemplo, uma válvula de controle deve produzir uma perda de pressão de 10 kPa a uma determinada vazão, então, na prática, pode ser que uma válvula com um valor ligeiramente maior de kvs crie apenas uma perda de pressão de 4 kPa, enquanto uma válvula válvula com um valor kvs ligeiramente inferior fornecerá uma perda de pressão de 26 kPa para a taxa de fluxo calculada.

∆p (bar), q (m 3 / h)	∆p (kPa), q (l/s)	∆p (mm BC), q (l/h)	∆p (kPa), q (l/h)
		q = 10k v √∆p	q = 100k v √∆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

Algumas fórmulas contêm consumo, k v e ∆p (ρ = 1.000 kg/m3)

Além disso, bombas e terminais geralmente são superdimensionados pelo mesmo motivo. Isso significa que as válvulas de controle operam quase fechadas e, como resultado, a regulação não pode ser estável. Também é possível que periodicamente essas válvulas abram ao máximo, necessariamente na partida, o que leva a uma vazão excessiva neste sistema e vazão insuficiente em outros. Como resultado, a pergunta deve ser:

E se a válvula de controle for superdimensionada?

É claro que, via de regra, é impossível selecionar com precisão a válvula de controle necessária.

Considere o caso de um aquecedor de ar de 2.000 W projetado para uma queda de temperatura de 20 K. A perda de pressão é de 6 kPa para uma vazão projetada de 2.000x0,86/20=86 l/h. Se a pressão diferencial disponível for 32 kPa e a perda de pressão nas tubulações e conexões for 4 kPa, uma diferença de 32 - 6 - 4 = 22 kPa deve ocorrer na válvula de controle.

O valor necessário de k vs será 0,183.

Se o kvs mínimo disponível for 0,25, por exemplo, a vazão ao invés dos 86 l/h desejados será de 104 l/h, um excesso de 21%.

Em sistemas de vazão variável, a pressão diferencial nos terminais é variável porque a perda de carga nas tubulações depende da vazão. As válvulas de controle são selecionadas para as condições de projeto. Em cargas baixas, o fluxo potencial máximo em todas as instalações é aumentado e não há perigo de fluxo excessivamente baixo em um terminal individual. Se a carga máxima for necessária nas condições de projeto, é muito importante evitar o excesso de fluxo.

A. Limitação de vazão por meio de válvula balanceadora instalada em série.

Se, nas condições de projeto, a vazão na válvula de controle aberta for maior que o valor necessário, uma válvula de balanceamento pode ser instalada em série para limitar essa vazão. Isso não alterará o fator de controle real da válvula de controle, mas até melhorará seu desempenho (consulte a figura na página 51). A válvula de balanceamento também é uma ferramenta de diagnóstico e uma válvula de fechamento.

B. Elevação máxima da válvula reduzida.

Para compensar a válvula de controle superdimensionada, o grau de abertura da válvula pode ser limitado. Esta solução pode ser considerada para válvulas com características percentuais iguais, uma vez que o valor de k v pode ser significativamente reduzido, reduzindo correspondentemente o grau de abertura máxima da válvula. Se o grau de abertura da válvula for reduzido em 20%, o valor máximo de k v será reduzido em 50%.

Na prática, o balanceamento é feito por meio de válvulas de balanceamento instaladas em série com a válvula de controle totalmente aberta. As válvulas de balanceamento são ajustadas em cada circuito para que, na vazão calculada, a perda de carga seja de 3 kPa.

O grau de elevação da válvula de controle é limitado quando obtido na válvula de balanceamento 3 kPa. Como a planta é balanceada e permanece balanceada, a vazão necessária é realmente obtida nas condições de projeto.

C. Redução de vazão com válvula reguladora ∆p no grupo.

A pressão diferencial na válvula de controle pode ser estabilizada conforme mostrado na figura abaixo.

A válvula de controle de pressão diferencial STAP é ajustada para a vazão desejada para uma válvula de controle totalmente aberta. Neste caso, a válvula de controle deve ser exatamente dimensionada e seu fator de controle próximo a um.

Algumas regras de ouro

Se válvulas de controle bidirecionais forem usadas em terminais, a maioria das válvulas de controle será fechada ou quase fechada em cargas baixas. Como o fluxo de água é baixo, a perda de pressão nos tubos e conexões será desprezível. Toda a pressão da bomba recai sobre a válvula de controle, que deve resistir a ela. Este aumento da pressão diferencial dificulta o controle em baixas vazões, pois o fator de controle real β" é significativamente reduzido.

Suponha que a válvula de controle seja projetada para uma perda de pressão de 4% da cabeça da bomba. Se o sistema estiver operando em baixa vazão, a pressão diferencial é então multiplicada por 25. Para a mesma abertura de válvula, a vazão é então multiplicada por 5 (√25 = 5). A válvula é operada à força em uma posição quase fechada. Isso pode levar a ruídos e flutuações no ponto de ajuste (sob essas novas condições de operação, a válvula é superdimensionada por um fator de cinco).

É por isso que alguns autores recomendam projetar o sistema de forma que a queda de pressão calculada nas válvulas de controle seja de pelo menos 25% da cabeça da bomba. Neste caso, em cargas baixas, o excesso de fluxo nas válvulas de controle não excederá um fator de 2.

É sempre muito difícil encontrar uma válvula de controle que suporte uma pressão diferencial tão alta sem fazer barulho. Também é difícil encontrar válvulas suficientemente pequenas que atendam aos critérios acima ao usar terminais de baixa potência. Além disso, as variações de pressão diferencial no sistema devem ser limitadas, por exemplo, usando bombas secundárias.

Levando em conta este conceito adicional, a calibração de uma válvula de controle de duas vias deve satisfazer as seguintes condições:

• Quando o sistema estiver operando em condições normais, a vazão em uma válvula totalmente aberta deve ser calculada. Se a vazão for maior que a especificada, a válvula balanceadora em série deve limitar a vazão. Então, para um controlador do tipo PI, um fator de controle de 0,30 será aceitável. Se os valores de controle forem menores, a válvula de controle deve ser substituída por uma válvula menor.
• O cabeçote da bomba deve ser tal que a perda de pressão nas válvulas de controle bidirecional seja de pelo menos 25% do cabeçote da bomba.

Para controladores on-off, o conceito de parâmetros de controle é irrelevante, pois a válvula de controle está aberta ou fechada. Portanto, sua característica não De grande importância. Neste caso, a vazão é levemente limitada pela válvula balanceadora instalada em série.

(Universidade Técnica)

Departamento da APCP

projeto de curso

"Cálculo e projeto de uma válvula de controle"

Concluído: aluno gr. 891 Solntsev P.V.

Chefe: Syagaev N.A.

São Petersburgo 2003

1. Controles do acelerador

Para o transporte de líquidos e gases em processos tecnológicos, via de regra, são utilizados dutos de pressão. Neles, o fluxo se move devido à pressão criada por bombas (para líquidos) ou compressores (para gases). A escolha da bomba ou compressor necessário é feita de acordo com dois parâmetros: desempenho máximo e pressão necessária.

O desempenho máximo é determinado pelos requisitos dos regulamentos tecnológicos, a pressão necessária para garantir o fluxo máximo é calculada de acordo com as leis da hidráulica, com base no comprimento da rota, no número e magnitude das resistências locais e nas admissíveis velocidade máxima produto na tubulação (para líquidos - 2-3 m/s, para gases - 20-30 m/s).

A alteração da vazão na tubulação do processo pode ser feita de duas maneiras:

estrangulamento - alteração na resistência hidráulica do acelerador instalado na tubulação (Fig. 1a)

bypassing - alterando a resistência hidráulica do acelerador instalado na tubulação que conecta a linha de descarga com a linha de sucção (Fig. 1b)

A escolha de como alterar a vazão é determinada pelo tipo de bomba ou compressor utilizado. Para as bombas e compressores mais comuns na indústria, ambos os métodos de controle de fluxo podem ser usados.

Para bombas de deslocamento positivo, como bombas de pistão, somente o desvio de líquido é permitido. Estrangular o fluxo dessas bombas é inaceitável, porque. pode levar à falha da bomba ou da tubulação.

Para compressores alternativos, ambos os métodos de controle são usados.

Alterar a taxa de fluxo de líquido ou gás devido ao estrangulamento é a principal ação de controle em sistemas de controle automático. O acelerador usado para regular os parâmetros tecnológicos é " órgão regulador ».

A principal característica estática do corpo regulador é a dependência do fluxo através dele do grau de abertura:

onde q=Q/Q max - fluxo relativo

h=H/H max - o curso relativo do obturador do regulador

Essa dependência é chamada característica de consumoórgão regulador. Porque O corpo regulador faz parte da rede de dutos, que inclui seções do duto, válvulas, voltas e curvas de tubos, trechos ascendentes e descendentes, sua característica de fluxo reflete o comportamento real do sistema hidráulico "corpo regulador + rede de dutos". Portanto, as características de fluxo de dois órgãos reguladores idênticos instalados em dutos de diferentes comprimentos diferirão significativamente entre si.

Característica do órgão regulador, independente de suas conexões externas - " característica de rendimento". Essa dependência do throughput relativo do órgão regulador s de sua abertura relativa h, ou seja

onde: s=K v /K vy é a taxa de transferência relativa

Outros indicadores que servem para selecionar um órgão regulador são: o diâmetro de seus flanges de conexão Du, a pressão máxima permitida Ru, a temperatura T e as propriedades da substância. O índice "y" indica o valor condicional dos indicadores, o que é explicado pela incapacidade de garantir sua observância exata para reguladores seriais. Como a característica de fluxo do corpo regulador depende da resistência hidráulica da rede de dutos na qual está instalado, é necessário poder corrigir essa característica. Os órgãos reguladores que permitem tal ajuste são “ válvulas de controle". Possuem êmbolos cilíndricos maciços ou ocos que permitem alterar o perfil para obter a característica de fluxo desejada. Para facilitar o ajuste da característica de fluxo, as válvulas são produzidas com Vários tipos características de rendimento: percentual linear e igual.

Para válvulas com característica linear, o aumento da capacidade é proporcional ao curso do obturador, ou seja,

onde: a é o coeficiente de proporcionalidade.

Para válvulas com uma característica percentual igual, o aumento da capacidade é proporcional ao curso do êmbolo e ao valor atual da capacidade, ou seja,

ds=a*K v *dh (4)

A diferença entre as características de vazão e vazão é tanto maior quanto maior for a resistência hidráulica da rede de dutos. A relação entre a capacidade da válvula e a capacidade da rede - o módulo hidráulico do sistema:

n=Kvy/KvT (5)

Para valores n>1,5 válvulas com característica de fluxo linear tornam-se inutilizáveis ​​devido à inconsistência do fator de proporcionalidade a ao longo do curso. Para válvulas de controle com uma característica de fluxo de porcentagem igual, a característica de fluxo é quase linear em valores n de 1,5 a 6. Como o diâmetro da tubulação de processo Dt geralmente é escolhido com uma margem, pode acontecer que uma válvula de controle com diâmetro nominal igual ou semelhante Du tenha excesso de capacidade e, consequentemente, o módulo hidráulico. Para reduzir o rendimento da válvula sem alterar suas dimensões de conexão, os fabricantes produzem válvulas que diferem apenas no diâmetro do assento Ds.

2. Tarefa para um projeto de curso

Opção número 7

3. cálculo de válvulas de controle

1. Determinação do número de Reynolds

, Onde - taxa de fluxo no fluxo máximo

r=988,07 kg/m 3 (para água a 50 o C) [tabela. 2]

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

Re> 10000, portanto, o regime de fluxo é turbulento.

2. Determinação da perda de pressão na rede de tubulação na vazão máxima

, Onde , x Mvent =4,4, x Mcolen =1,05 [tab. 4]

3. Determinação da queda de pressão através de uma válvula de controle na vazão máxima

4. Determinação do valor calculado da vazão condicional da válvula de controle:

, onde h=1,25 - fator de segurança

5. Seleção de uma válvula de controle com a capacidade mais próxima K Vy (de acordo com K Vz e Du):

escolher válvula de controle de ferro fundido de sede dupla 25h30nzhM

pressão condicional 1,6 MPa

passagem condicional 50mm

capacidade nominal 40 m3/h

característica de rendimento linear, porcentagem igual

tipo de ação MAS

material ferro fundido cinzento

temperatura média -15 a +300

6. Determinação da capacidade da rede de dutos

7. Definição do módulo hidráulico do sistema

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

Coeficiente que mostra o grau de redução da área da seção de fluxo da sede da válvula em relação à área da seção de fluxo dos flanges K=0,6 [tabela. 1]

4. traçar o perfil do êmbolo da válvula de controle

A característica de rendimento necessária da válvula de controle é garantida pela fabricação de uma forma especial da superfície da janela. O perfil ótimo do êmbolo é obtido calculando-se a resistência hidráulica do par acelerador (êmbolo - assento) em função da abertura relativa da válvula de controle.

8. Determinação do coeficiente de resistência hidráulica da válvula

, Onde , V=2 para válvula de sede dupla

9. Determinação do coeficiente de resistência hidráulica da válvula de controle dependendo do curso relativo do êmbolo

, onde h=0,1, 0,2,…,1,0 ,

x dr - coeficiente de resistência hidráulica do par de borboletas da válvula x 0 =2,4 [tabela. 5]

10. De acordo com a tabela em [Fig. 5] o valor a k é determinado para a seção transversal relativa do par do acelerador

O valor de m é especificado pela fórmula:

.

A determinação de novos valores de m continua até que o novo valor máximo de m difira do anterior em menos de 5%.

Capacidade da válvula de controle Kvs- o valor do coeficiente Kvs é numericamente igual ao fluxo de água pela válvula em m³ / h a uma temperatura de 20 ° C na qual a perda de pressão será de 1 bar. Você pode calcular o rendimento de uma válvula de controle para parâmetros específicos do sistema na seção Cálculos do site.

válvula de controle DN- diâmetro nominal do furo nos tubos de ligação. O valor DN é usado para unificar os tamanhos padrão de acessórios para tubos. O diâmetro real do furo pode diferir ligeiramente do nominal para cima ou para baixo. Uma designação alternativa para o diâmetro nominal DN, comum nos países pós-soviéticos, era o diâmetro nominal Du da válvula de controle. Um número de passagens condicionais DN de acessórios de tubulação é regulado por GOST 28338-89 "Passagens condicionais (tamanhos nominais)".

Válvula de controle PN- pressão nominal - a sobrepressão mais alta do meio de trabalho com uma temperatura de 20 ° C, na qual é garantida uma operação segura e de longo prazo. Uma designação alternativa para a pressão nominal PN, comum nos países do espaço pós-soviético, era a pressão condicional Ru da válvula. Uma série de conexões de tubulação PN de pressões nominais são reguladas por GOST 26349-84 "Pressões nominais (condicionais)".

Controle de faixa dinâmica, é a relação entre a maior capacidade de uma válvula de controle totalmente aberta (Kvs) e a menor capacidade (Kv) na qual a característica de fluxo declarada é mantida. A faixa dinâmica de controle também é chamada de taxa de controle.

Por exemplo, uma taxa de abertura da válvula de 50:1 em Kvs 100 significa que a válvula pode controlar uma taxa de fluxo de 2m³/h enquanto mantém suas características de fluxo características.

A maioria das válvulas de controle tem taxas de abertura de 30:1 e 50:1, mas também existem válvulas de controle muito boas com uma taxa de abertura de 100:1.

Autoridade da válvula de controle- caracteriza a capacidade de controle da válvula. Numericamente, o valor da autoridade é igual à razão entre as perdas de pressão no bico valvulado totalmente aberto e as perdas de pressão na seção regulada.

Quanto menor a autoridade da válvula de controle, mais sua característica de fluxo se desvia do ideal e menos suave será a mudança de fluxo quando a haste se mover. Assim, por exemplo, em um sistema controlado por uma válvula com característica de vazão linear e baixa autoridade, fechar a seção de fluxo em 50% pode reduzir a vazão em apenas 10%, enquanto com alta autoridade, fechar em 50% deve reduzir a vazão através da válvula em 40-50%.

Exibe a dependência da mudança no fluxo relativo através da válvula na mudança no curso relativo da haste da válvula de controle em uma queda de pressão constante através dela.

Característica de fluxo linear- os mesmos incrementos no curso relativo da haste causam os mesmos incrementos na vazão relativa. As válvulas de controle com característica de vazão linear são utilizadas em sistemas onde existe uma relação direta entre a variável controlada e a vazão do meio. As válvulas de controle com característica de fluxo linear são ideais para manter a temperatura da mistura do meio de aquecimento em subestações com conexão dependente à rede de aquecimento.

Característica de fluxo de porcentagem igual(logarítmico) - a dependência do aumento relativo da taxa de fluxo no aumento relativo do curso da haste é logarítmica. Válvulas de controle com uma característica de fluxo logarítmica são usadas em sistemas onde a variável controlada é não linearmente dependente do fluxo através da válvula de controle. Assim, por exemplo, válvulas de controle com uma característica de fluxo de porcentagem igual são recomendadas para uso em sistemas de aquecimento para controlar a transferência de calor de dispositivos de aquecimento, que depende não linearmente da taxa de fluxo do refrigerante. As válvulas de controle com uma característica de fluxo logarítmico regulam perfeitamente a transferência de calor de trocadores de calor de alta velocidade com uma baixa diferença de temperatura do refrigerante. Recomenda-se o uso de válvulas com característica de fluxo percentual igual em sistemas onde é necessária uma característica de fluxo linear e não é possível manter uma alta autoridade na válvula de controle. Neste caso, a autoridade reduzida distorce a característica de igual porcentagem da válvula, aproximando-a de linear. Esta característica é observada quando as autoridades das válvulas de controle não são inferiores a 0,3.

Característica de fluxo parabólico- a dependência do aumento relativo da vazão do curso relativo da haste obedece a uma lei quadrática (passa ao longo de uma parábola). Válvulas de controle com características de fluxo parabólico são usadas como um compromisso entre válvulas lineares e de porcentagem igual.

Especificidades do cálculo de uma válvula de duas vias

Dado:

ambiente - água, 115C,

∆pacesso = 40 kPa (0,4 bar), ∆pipe = 7 kPa (0,07 bar),

∆troca de trigo = 15 kPa (0,15 bar), vazão nominal Qnom = 3,5 m3/h,

fluxo mínimo Qmin = 0,4 m3/h

Cálculo:

∆pacesso = ∆pvalve + ∆pipe + ∆troca de trigo =
∆pválvula = ∆pacesso - ∆tubo - ∆troca de calor = 40-7-15 = 18 kPa (0,18 bar)

Subsídio de segurança para tolerância de trabalho (desde que a vazão Q não tenha sido superestimada):

Kvs = (1,1 a 1,3). Kv = (1,1 a 1,3) x 8,25 = 9,1 a 10,7 m3/h
Da série de valores de Kv produzidos em série, escolhemos o valor de Kvs mais próximo, ou seja, Kvs = 10 m3/h. Este valor corresponde ao diâmetro livre DN 25. Se selecionarmos uma válvula com uma conexão roscada PN 16 feita de ferro fundido cinzento, obtemos o número (número de pedido) do tipo:
RV 111 R 2331 16/150-25/T
e unidade correspondente.

Determinação da perda hidráulica de uma válvula de controle selecionada e calculada na abertura total e uma determinada vazão.

A perda hidráulica real da válvula de controle calculada dessa maneira deve ser refletida no cálculo hidráulico da rede.

onde a deve ser pelo menos 0,3. A verificação estabelecida: a seleção da válvula corresponde às condições.

Advertência: O cálculo da autoridade de uma válvula de controle bidirecional é realizado em relação à pressão diferencial na válvula no estado fechado, ou seja, pressão disponível no ramal ∆pacesso a vazão zero, e nunca relativa à pressão da bomba ∆ppump, devido à influência das perdas de carga na tubulação da rede até o ponto de conexão do ramal regulado. Neste caso, por conveniência, assumimos

Controle de atitude regulatória

Façamos o mesmo cálculo para a vazão mínima Qmin = 0,4 m3/h. A vazão mínima corresponde às quedas de pressão , , .

Taxa de controle necessária

deve ser menor que a relação de controle ajustada da válvula r = 50. O cálculo satisfaz essas condições.

Layout típico de uma malha de controle usando uma válvula de controle bidirecional.

Especificidades do cálculo de uma válvula misturadora de três vias

Dado:

ambiente - água, 90C,

pressão estática no ponto de conexão 600 kPa (6 bar),

∆ppump2 = 35 kPa (0,35 bar), ∆pipe = 10 kPa (0,1 bar),

∆troca de trigo = 20 kPa (0,2), fluxo nominal Qnom = 12 m3/h

Cálculo:

Subsídio de segurança para tolerância de trabalho (desde que a vazão Q não tenha sido superestimada):
Kvs = (1,1-1,3)xKv = (1,1-1,3)x53,67 = 59,1 a 69,8 m3/h
A partir de uma série de valores Kv produzidos em série, escolhemos o valor Kvs mais próximo, ou seja, Kvs = 63 m3/h. Este valor corresponde ao diâmetro livre DN65. Se escolhermos a válvula de ferro dúctil flangeada, obtemos o tipo no.
RV 113 M 6331-16/150-65

Em seguida, selecionamos a unidade apropriada de acordo com os requisitos.

Determinação da perda hidráulica real da válvula selecionada na abertura total

Assim, a perda hidráulica real calculada das válvulas de controle deve ser refletida no cálculo hidráulico da rede.

Aviso: Com válvulas de três vias, a condição mais importante para operação sem erros é a pressão diferencial mínima
nas conexões A e B. As válvulas de três vias são capazes de lidar com pressão diferencial significativa entre as conexões A e B, mas ao custo de uma deformação da característica de controle e, portanto, uma deterioração na capacidade de controle. Portanto, se houver a menor dúvida sobre a diferença de pressão entre as duas conexões (por exemplo, se uma válvula de três vias sem compartimento de pressão estiver conectada diretamente à rede primária), recomendamos o uso de uma válvula de duas vias na conexão com um circuito rígido para um bom controle.

Layout típico da linha de controle usando uma válvula misturadora de três vias.

Existe a opinião de que a seleção de uma válvula de três vias não requer cálculos preliminares. Esta opinião é baseada na suposição de que o fluxo total através do ramal AB - não depende do curso da haste e é sempre constante. De fato, o fluxo pela porta comum AB flutua dependendo do curso da haste, e a amplitude da oscilação depende da autoridade da válvula de três vias na área regulada e de suas características de fluxo.

Método para calcular uma válvula de três vias

Cálculo da válvula de três vias executar na seguinte sequência:

• 1. Seleção das características de fluxo ideais.
• 2. Determinação da capacidade de controle (autoridade da válvula).
• 3. Determinação do rendimento e diâmetro nominal.
• 4. Seleção do acionamento elétrico da válvula de controle.
• 5. Verifique se há ruído e cavitação.

Seleção de características de fluxo

A dependência do fluxo através da válvula no curso da haste é chamada de característica de fluxo. O tipo de característica de fluxo determina a forma do obturador e sede da válvula. Como a válvula de três vias possui duas comportas e duas sedes, ela também possui duas características de fluxo, a primeira é a característica ao longo do curso reto - (A-AB) e a segunda ao longo da perpendicular - (B-AB).

Linear/Linear. A vazão total através do ramal AB é constante apenas quando a autoridade da válvula é igual a 1, o que é praticamente impossível de garantir. Operar uma válvula de três vias com uma autoridade de 0,1 resultará em flutuações no fluxo total durante o movimento da haste, variando de 100% a 180%. Portanto, as válvulas com característica linear/linear são usadas em sistemas insensíveis a flutuações de fluxo ou em sistemas com uma autoridade de válvula de pelo menos 0,8.

logarítmico/logarítmico. As flutuações mínimas no fluxo total através do ramal AB em válvulas de três vias com uma característica de fluxo logarítmico / logarítmico são observadas em uma autoridade de válvula de 0,2. Ao mesmo tempo, uma diminuição na autoridade, em relação ao valor especificado, aumenta e um aumento - reduz o fluxo total através do ramal AB. A flutuação da taxa de fluxo na faixa de autoridades de 0,1 a 1 é de +15% a -55%.

log/linear. As válvulas de três vias com uma característica de fluxo logarítmica/linear são usadas se os anéis de circulação que passam pelas conexões A-AB e B-AB exigirem regulagem de acordo com leis diferentes. A estabilização do fluxo durante o movimento da haste da válvula ocorre em uma autoridade igual a 0,4. A flutuação do fluxo total através do ramal AB na faixa de autoridades de 0,1 a 1 é de +50% a -30%. As válvulas de controle com característica de fluxo logarítmico/linear são amplamente utilizadas em unidades de controle para sistemas de aquecimento e trocadores de calor.

Cálculo de autoridade

Autoridade da válvula de três viasé igual à relação entre a perda de pressão na válvula e a perda de pressão na válvula e na seção regulada. O valor de autoridade para válvulas de três vias determina a faixa de flutuação no fluxo total através da porta AB.

Um desvio de 10% da vazão instantânea através da porta AB durante o curso é fornecido nos seguintes valores de autoridade:

• A+ = (0,8-1,0) - para uma válvula linear/linear.
• A+ = (0,3-0,5) - para uma válvula com característica logarítmica/linear.
• A+ = (0,1-0,2) - para uma válvula com característica logarítmica / logarítmica.

Cálculo da largura de banda

A dependência da perda de pressão na válvula do fluxo através dela é caracterizada pelo fator de capacidade Kvs. O valor de Kvs é numericamente igual à vazão em m³/h através de uma válvula totalmente aberta, na qual a perda de carga na mesma é de 1 bar. Regra geral, o valor Kvs de uma válvula de três vias é o mesmo para os cursos A-AB e B-AB, mas existem válvulas com capacidades diferentes para cada um dos cursos.

Sabendo que quando a vazão muda “n” vezes, a perda de carga na válvula muda “n²” vezes, não é difícil determinar o Kvs necessário da válvula de controle substituindo a vazão calculada e a perda de carga no equação. Da nomenclatura, uma válvula de três vias é selecionada com o valor do coeficiente de vazão mais próximo do valor obtido como resultado do cálculo.

Seleção de um acionamento elétrico

O atuador elétrico é compatível com a válvula de três vias previamente selecionada. Recomenda-se que os atuadores elétricos sejam selecionados na lista de dispositivos compatíveis especificados nas especificações da válvula, prestando atenção a:

• As interfaces do atuador e da válvula devem ser compatíveis.
• O curso do atuador elétrico deve ser pelo menos o curso da haste da válvula.
• Dependendo da inércia do sistema regulado, devem ser utilizados acionamentos com diferentes velocidades de ação.
• A força de fechamento do atuador determina a pressão diferencial máxima na válvula na qual o atuador pode fechá-la.
• Um único e mesmo atuador elétrico garante o fechamento de uma válvula de três vias trabalhando para mistura e separação de fluxo, em diferentes quedas de pressão.
• A tensão de alimentação e o sinal de controle do inversor devem corresponder à tensão de alimentação e ao sinal de controle do controlador.
• Válvulas rotativas de três vias são usadas com válvulas rotativas e de sela com acionamentos elétricos lineares.

Cálculo da possibilidade de cavitação

A cavitação é a formação de bolhas de vapor em um fluxo de água, que se manifesta quando a pressão diminui abaixo da pressão de saturação do vapor de água. A equação de Bernoulli descreve o efeito de aumentar a velocidade do fluxo e reduzir a pressão nele, o que ocorre quando a seção de fluxo se estreita. A área de fluxo entre o obturador e a sede da válvula de três vias é a mais estreita, a pressão na qual pode cair até a pressão de saturação e o local onde a cavitação é mais provável de ocorrer. As bolhas de vapor são instáveis, aparecem abruptamente e também colapsam abruptamente, o que leva a que partículas de metal sejam comidas para fora do obturador da válvula, o que inevitavelmente causará desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação leva ao aumento do ruído durante a operação da válvula.

Os principais fatores que afetam a ocorrência de cavitação:

• Temperatura da água - quanto maior, maior a probabilidade de cavitação.


• Pressão da água - na frente da válvula de controle, quanto maior, menor a probabilidade de causar cavitação.


• Perdas de pressão permitidas - quanto maiores, maior a probabilidade de cavitação. Deve-se notar aqui que na posição da válvula próxima ao fechamento, a pressão estrangulada na válvula tende à pressão disponível na área regulada.


• A característica de cavitação de uma válvula de três vias é determinada pelas características do elemento de estrangulamento da válvula. O coeficiente de cavitação é diferente para diferentes tipos de válvulas de controle e deve ser especificado em suas características técnicas, mas como a maioria dos fabricantes não especifica esse valor, o algoritmo de cálculo inclui uma faixa dos coeficientes de cavitação mais prováveis.

Como resultado do teste de cavitação, o seguinte resultado pode ser produzido:

• "Não" - definitivamente não haverá cavitação.
• "Possível" - pode ocorrer cavitação em válvulas de alguns modelos, é recomendável alterar um dos fatores de influência descritos acima.
• "Sim" - definitivamente haverá cavitação, mude um dos fatores que influenciam a ocorrência de cavitação.

cálculo de ruído

Uma alta vazão na entrada de uma válvula de três vias pode causar altos níveis de ruído. Para a maioria das salas onde são instaladas válvulas de controle, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB(A), o que corresponde a uma velocidade na entrada da válvula de cerca de 3m/s. Portanto, ao selecionar uma válvula de três vias, não é recomendável exceder a velocidade especificada.