Расчет клапана трехходового клапана: Как выбрать и применить трехходовой клапан

Содержание

Как выбрать и применить трехходовой клапан

Трехходовой клапан нужно правильно подобрать по пропускной способности. Также он должен иметь нужный диаметр резьб (1/2 или 3/4 дюйма), и совмещаться должным образом с термоголовкой или сервоприводом.

Есть варианты конструкций клапана со встроенным температурным датчиком, поэтому он в термоголовке не нуждается.

В перечнях оборудования компаний можно встретить весьма много устройств подобного типа, из всего этого предстоит выбрать то, что нужно, что не всегда просто. Во многом сделать правильный выбор помогут знающие специалисты торгующей организации. Но полагаться только на их мнение не следует, лучше разобраться в вопросе самостоятельно.

Смесительные и разделительные трехходовые клапана

Трехходовой клапан представляет из себя узел смешения (разделения) потоков жидкости с тремя подключениями. На корпусе клапана стрелками указывается выполняемая им функция. Например, устройство смешивает 2 потока в разных пропорциях в зависимости от положения тарельчатого клапана.

В первом крайнем положении на выход попадет только первый поток, в другом крайнем – только второй поток, в среднем положении потоки смешаются в равных пропорциях, например.

  • Если подаются жидкости с разной температурой, то с помощью клапана можно регулировать температуру жидкости на выходе, получаемую в результате смешения двух потоков.

Клапан разделения будет разделять потоки на 2 направления, подмешивая в той или иной пропорции теплоноситель в разные ветви. Его применение точно такое же, как и клапана смешения, только установка по ветвям зеркальная.

  • На основе обоих клапанов можно создать узлы регулировки температуры в отопительных сетях. При этом температура на выходе может настраиваться встроенным термодатчиком или клапан может регулироваться термоголовкой, с выносным температурным датчиком.

Конструкции трехходовых клапанов

Чаще применяются седельные клапана, в которых седло перемещается на подпружиненном штоке и перекрывает входные отверстия. Это распространенная конструкция, которая применяется с термоголовками нажимного действия.

Другой вариант – поворотно-шарикового переключения. Переключение между потоками происходит при поворачивании регулятора, что обычно делается сервоприводом по команде от термодатчика. Такая система дороже и энергозависимая.

Схема применения трехходового клапана

Типичная схема подключения трехходового клапана, для защиты теплообменника твердотопливного котла от холодной обратки. Осуществляется подмес теплоносителя с подачи в обратку по малому кругу. Цель – поддерживать на обратке всегда больше, чем 55 градусов, чтобы не происходило конденсации водяных паров на теплообменнике, и соответственно, чтобы не было значительных загрязнений и кислотной коррозии.

Сильфонный датчик термоголовки устанавливается на обратке и дает команду термоголовке о степени нажима на шток седельного трехходового клапана смешения. Предварительное открытие регулируется вращением настройки.

Где еще применяются трехходовые клапаны

Типичное применение регулировки температуры теплоносителя с помощью трехходовых клапанов следующее.

  • Регулировка температуры теплоносителя подаваемого с буферной емкости. В заряженном теплоаккумуляторе может быть слишком горячая жидкость, не востребованная в доме. Поэтому клапаном осуществляется подмес холодной обратки в подающую струю согласно настройкам владельцев.

  • Поддержание температуры теплоносителя в контурах теплого пола. Для нормальной работы теплых полов, температура на подаче не должна превышать 55 град. Котлы же для радиаторной сети выдают обычно побольше. В большинстве схем теплых полов устанавливаются насосно-смесительные узлы поддерживающие стабильную температуру при перепадах давления и расхода теплоносителя.

  • В сложных схемах отопления, где после выравнивателя давления (буфера, гидрострелки, кольца) подключены контуры с разной потребностью в температуре. Регулировку надежней выполнить не путем уменьшения расхода по контуру, а смесительным узлом на основе трехходового клапана.

Вместо трехходового клапана во многих схемах может применяться двухходовой, регулирующий количество потока, который затем будет подмешиваться на тройнике в основную струю. Но эти узлы требуют стабильного давления, а также особого расчета, поэтому двухходовой клапан можно встретить в заводских насосно-смесительных узлах.

Иногда требуется только фиксированная температура на выходе. Клапан с терморегулирующим устройством дешевле…

Как подобрать трехходовой клапан по пропускной способности

Основной характеристикой трехходового клапана является условная пропускная способность, обозначенная как Kvs, м³/ч. Она указывается при условии разницы давлений на штуцерах клапана 1 Бар.

Например, в каталоге (в характеристиках) можно встретить Kvs = 2,5 в м³/ч, это значит, что при давлении 1 бар через полностью открытый клапан за час пройдет 2,5 куба теплоносителя. Но как пользоваться этой цифрой в реальных условиях?

  • Во первых, нужно узнать, сколько нам нужно пропустить жидкости через такой клапан? Во вторых, — какой перепад давления будет на клапане в нашей схеме?

Требуемый расход жидкости Ктр, м куб./час через клапан для любой схемы не сложно вычислить по формуле:

Расчет трехходового клапана

Ктр=0,86 Q/∆t, где Q – мощность ветви (тепловая нагрузка), для котла или цепи отопления всего дома принимается по мощности теплогенерации кВт, ∆t – разница температур подачи и обратки, обычно это 20 град, а для теплого пола – 10 град.

Тогда для обвязки 20 кВт-ного котла через клапан должно проходить жидкости не менее чем  Ктр=0,86 20/20=0,86 м куб/час, при перепаде давления 1 бар.

Но у нас перепад давления намного меньше – порядка 0,2 бар. При таком давлении пропускная способность клапана должна быт значительно больше. Какая именно?

  • Перепад давления для любой схемы между подачей и обраткой не будет превышать 0,2 бар, типично находится в пределах 0,1 – 0,2 бар.

Существует некая импирическая формула на этот счет, — пропускная способность клапана в нашей схеме должна быть не менее, чем

К= Ктр/√р, м куб/час, К= 0.86 / √0.2  = 1.9 м³/ч.

Подбираем клапан с большей характеристикой: Kvs больше чем К, но не намного, чтобы не сильно переплачивать за объемность конструкции, подходит Kvs =2,5 м³/ч.

Подбираем трехходовой смесительный клапан с такой пропускной способностью от известного производителя и считаем, что он обеспечивает нам нормальное смешения в схеме с мощностью 20 кВт.

В целом, подбор термоголовок, их размещение, настройка работы с выбранным трехходовым или двухходовым клапаном является не столь простой задачей. Для новичков желательна консультация, по крайней мере, опытного продавца с демонстрацией монтажа и инструкцией по применению, созданию смесительного узла, и определению подходит ли он для конкретной схемы. Тем более, если планируется применять электропривод. Или остается доверить эту работу специалисту.

Расчет kvs онлайн. Расчёт и проектирование регулирующего клапана

Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Методика расчёта трёхходового клапана

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:

  • 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
  • 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
  • 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
  • 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
  • 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики

Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная . Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая . Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная . Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета

Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:

  • A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
  • A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
  • A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода

Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:

  • Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  • Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  • В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  • От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  • Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
  • Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
  • Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

  • Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.

  • Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.

  • Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.

  • Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

  • «Нет» — кавитации точно не будет.
  • «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
  • «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

Номинальный диаметр арматуры. Данное значение указывает диаметр арматуры в свету и имеет название диаметра условного прохода. Один из основных параметров регулирующих клапанов . От этого параметра напрямую зависит значение kvs арматуры. Чаще всего условный диаметр меньше диаметра трубопровода, благодаря чему возможна экономия денежных стредств, однако при расчете регулирующего клапана следует помнить о потреях на конфузоре и диффузоре, которые имеют место до и после клапана соответственно. В РФ, а также в странах бывшего СССР в настоящее время можно встретить также обозначение номинального диаметра как Ду (условный диаметр). Условный диаметр обозначают буквами DN или Ду с добавлением величины условного прохода в миллиметрах: например, условный проход диаметром 150 мм обозначают DN 150 (Ду150).

Регулирующее отношение — это отношение между наибольшим коэффициентом расхода и наименьшим коэффициентом расхода. Практически это отношение между наибольшим и наименьшим регулируемыми расходами (иначе в одинаковых условиях).

Максимальная неплотность в закрытом состоянии относится также к характерным параметрам арматуры. У регулирующих клапанов данное значение нередко выражается в процентах максимального расхода (Kvs, Avs, Cvs), причем стандартом IEC 534-4-1982 четко определенны условия испытаний. Если значение неплотности указывается, например, как 0,01% Kvs, это значит, что через данный вентиль в закрытом состоянии протечет максимально одна сотая процента Kvs (т. е. 0,01 Kvs) испытательной жидкости при условиях испытания. Если это значение играет важную роль в эксплуатации оборудования, следует обратиться за информацией об условиях его испытания к изготовителю или затребовать более высокую плотность, если позволяют технические возможности данного типа арматуры.

), внутри которого находится сильфонная ёмкость, заполненная рабочим телом (газ, жидкость, твёрдое вещество) с высоким коэффициентом объемного расширения. При изменении температуры воздуха, окружающего сильфон, рабочее тело расширяется или сжимается, деформируя сильфон, который, в свою очередь, воздействует на шток клапана, открывая или закрывая его (рис. 1 ).

Рис. 1. Схема работы термостатического клапана

Основной гидравлической характеристикой термостатического клапана является пропускная способность Kv . Это расход воды, который способен пропустить через себя клапан при перепаде давления на нем в 1 бар. Индекс « V » обозначает, что коэффициент отнесен к часовому объемному расходу и измеряется в м 3 /ч. Зная пропускную способность клапана и расход воды через него, можно определить потерю давления на клапане по формуле:

ΔP к = (V / K v) 2 · 100, кПа.

Регулирующие клапаны, в зависимости от степени открытия, имеют разную пропускную способность. Пропускная способность полностью открытого клапана обозначается Kvs . Потери давления на термостатическом радиаторном клапане при гидравлических расчетах, как правило, определяются не при полном открытии, а для определенной зоны пропорциональности – X p.

X p – это зона работы термостатического клапана в интервале от температуры воздуха при полном закрытии (точка S на графике регулирования) до установленного пользователем значения допустимого отклонения температуры. Например, если коэффициент Kv дан при X p = S – 2, и термоэлемент установлен в такое положение, что при температуре воздуха 22 ˚С клапан будет полностью закрыт, то этот коэффициент будет соответствовать положению клапана при температуре окружающего воздуха 20 ˚С.

Отсюда можно сделать вывод, что температура воздуха в помещении будет колебаться в пределах от 20 до 22 ˚С. Показатель Xp влияет на точность поддержания температуры. При Xp = (S – 1) диапазон поддержания температуры внутреннего воздуха будет в пределах 1 ˚С. При Xp = (S – 2) – диапазон 2 ˚С. Зона X p = (S – max) характеризует работу клапана без термочувствительного элемента.

В соответствии с ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», в холодный период года в жилой комнате оптимальные температуры лежат в пределах от 20 до 22 ˚С, то есть, диапазон поддержания температуры в жилых помещениях зданий должен быть 2 ˚С. Таким образом, для расчёта жилых зданий требуется выбор значений пропускной способности при Xp = (S – 2).

Рис. 2. Термостатический клапан VT.031

На рис. 3 показаны результаты стендового испытания (рис. 2 ) с термостатическим элементом VТ.5000 с установленным значением «3». Точка S на графике это теоретическая точка закрытия клапана. Это температура, при которой клапан имеет настолько маленький расход, что его можно считать, практически, закрытым.


Рис. 3. График закрытия клапана VT.031 с термоэлементом VT.5000 (поз. 3) при перепаде давлений 10 кПа

Как видно на графике, клапан закрывается при температуре 22 ˚С. При понижении температуры воздуха, пропускная способность клапана увеличивается. На графике показаны значения расхода воды через клапан при температуре 21 (S – 1) и 22 (S – 2) ˚С.

В табл. 1 представлены паспортные значения пропускной способности термостатического клапана VТ.031 при различных Xp .

Таблица 1. Паспортные значения пропускной способности клапана VT.031

Клапаны испытываются на специальном стенде, показанном на рис. 4 . В ходе испытаний поддерживается постоянный перепад давления на клапане равный 10 кПа. Температура воздуха имитируется при помощи термостатической ванны с водой, в которую погружается термоголовка. Температура воды в ванне постепенно повышается, при этом фиксируются расходы воды через клапан до полного закрытия.


Рис. 4. Стендовые испытания клапана VT.032 на пропускную способность по ГОСТу 30815-2002

Кроме значений пропускной способности термостатические клапаны характеризуются таким показателем, как максимальный перепад давления. Это такой перепад давления на клапане, при котором он сохраняет паспортные регулировочные характеристики, не создает шум, а также при котором все элементы клапана не будут подвержены преждевременному износу.

В зависимости от конструкции, термостатические клапаны имеют различные значения максимального перепада давления. У большинства представленных на рынке радиаторных термостатических клапанов эта характеристика составляет 20 кПа. При этом, согласно п. 5.2.4 ГОСТ 30815-2002, температура, при которой клапан закроется, при максимальном перепаде давления, не должна отличаться от температуры закрытия при перепаде давления 10 кПа более чем на 1 ˚С.

Из графика на рис. 5 видно, что клапан VТ.031 при перепаде давления 10 кПа и уставке термоэлемента «3» закрывается при 22 ˚С.


Рис. 5. Графики закрытия клапана VT.031 с термоэлементом VT.5000 при перепаде давления 10 кПа (синяя линяя) и 100 кПа (красная линия)

При перепаде давления 100 кПа клапан закрывается при температуре 22,8˚С. Влияние дифференциального давления составляет 0,8 ˚С. Таким образом, в реальных условиях эксплуатации такого клапана при перепадах давления от 0 до 100 кПа, при настройке термоэлемента на цифру «3», диапазон температур закрытия клапана составит от 22 до 23 ˚С.

Если в реальных условиях эксплуатации перепад давления на клапане вырастет больше максимального, то клапан может создавать недопустимый шум, а также его характеристики будут существенно отличаться от паспортных.

Из-за чего же происходит увеличение перепада давления на термостатическом клапане во время эксплуатации? Дело в том, что в современных двухтрубных системах отопления расход теплоносителя в системе постоянно меняется, в зависимости от текущего теплопотребления. Какие-то терморегуляторы открываются, какие-то – закрываются. Изменение расходов по участкам приводит к изменению распределения давлений.

Для примера рассмотрим простейшую схему (рис. 6 ) с двумя радиаторами. Перед каждым радиатором установлен термостатический клапан. На общей линии находится регулирующий вентиль.


Рис. 6. Расчетная схема с двумя радиаторами

Допустим, что потери давления на каждом термостатическом клапане составляет 10 кПа, потери давления на вентиле – 90 кПа, общий расход теплоносителя – 0,2 м 3 /ч и расход теплоносителя через каждый радиатор – 0,1 м 3 /ч. Потерями давления в трубопроводах пренебрегаем. Полные потери давления в этой системе составляют 100 кПа, и они поддерживаются на постоянном уровне. Гидравлику такой системы можно представить следующей системой уравнений:

где V о – общий расход, м 3 /ч, V р – расход через радиаторы, м 3 /ч, kv в – пропускная способность вентиля, м 3 /ч, kv т.к. – пропускная способность термостатических клапанов, м 3 /ч, ΔP в – перепад давления на вентиле, Па, ΔP т.к – перепад давления на термостатическом клапане, Па.


Рис. 7. Расчетная схема с отключенным радиатором

Предположим, что в помещении, где установлен верхний радиатор, температура увеличилась, и термостатический клапан полностью перекрыл поток теплоносителя через него (рис. 7 ). В этом случае весь расход будет идти только через нижний радиатор. Перепад давления в системе выразится следующей формулой:

где V о ′ – общий расход в системе после отключения одного термостатического клапана, м 3 /ч, V p ′ – расход теплоносителя через радиатор, в данном случае он будет равен общему расходу; м 3 /ч.

Если принять во внимание, что перепад давления поддерживается постоянным (равным 100 кПа), то можно определить расход, который установится в системе после отключения одного из радиаторов.


Потери давления на вентиле снизятся, так как общий расход через вентиль уменьшился с 0,2 до 0,17 м 3 /ч. Потери давления на термостатическом клапане наоборот вырастут, потому что расход через него вырос с 0,1 до 0,17 м 3 /ч. Потери давления на вентиле и термостатическом клапане составят:

Из приведенных расчетов можно сделать вывод, что перепад давления на термостатическом клапане нижнего радиатора при открытии и закрытии термостатического клапана верхнего радиатора будет варьироваться от 10 до 30,8 кПа.

Но что будет, если оба клапана перекроют движение теплоносителя? В этом случае потери давления на вентиле будут нулевыми, так как движения теплоносителя через него не будет. Следовательно, разница давлений до золотника/после золотника в каждом радиаторном клапане будет равна располагаемому напору и составит 100 кПа.

Если используются клапаны с допустимым перепадом давлений меньше этой величины, то клапан может открыться, несмотря на отсутствии реальной потребности в этом. Поэтому перепад давлений на регулируемом участке сети должен быть ниже максимально допустимого перепада давления на каждом терморегуляторе.

Предположим, что вместо двух радиаторов в системе установлено некое множество радиаторов. Если в какой-то момент все терморегуляторы, кроме одного, закроются, то потери давления на вентиле будут стремиться к 0, а перепад давления на открытом термостатическом клапане будет стремиться к располагаемому напору, т.е., для нашего примера, к 100 кПа.

В этом случае расход теплоносителя через открытый радиатор будет стремиться к значению:

То есть в самом неблагоприятном случае (если из множества радиаторов открытым останется только один) расход на открытом радиаторе вырастет более чем в три раза.

Насколько же измениться мощность отопительного прибора при таком увеличении расхода? Теплоотдача Q секционного радиатора считается по формуле:

где Q н – номинальная мощность отопительного прибора, Вт, Δt ср – средняя температура отопительного прибора, ˚С, t в – температура внутреннего воздуха, ˚С, V пр – расход теплоносителя через отопительный прибор, n – коэффициент зависимости теплоотдачи от средней температуры прибора, p – коэффициент зависимости теплоотдачи от расхода теплоносителя.

Предположим, что отопительный прибор имеет номинальную теплоотдачу Q н = 2900 Вт, расчётные параметры теплоносителя 90/70 ˚С. Коэффициенты для радиатора принимаются: n = 0,3, p = 0,015. В расчётный период при расходе 0,1 м 3 /ч такой отопи- тельный прибор будет иметь мощность:


Чтобы узнать мощность прибора при Vр’’=0,316 м³⁄ч необходимо решить систему уравнений:


Методом последовательных приближений получаем решение этой системы уравнений:


Отсюда можно сделать вывод, что в системе отопления при самых неблагоприятных условиях, когда все отопительные приборы, кроме одного, на участке перекрыты, перепад давления на термостатическом клапане может вырасти до располагаемого напора. В приведенном примере при располагаемом напоре 100 кПа расход увеличится в три раза, при этом мощность прибора возрастёт всего на 17 %.

Повышение мощности отопительного прибора приведёт к увеличению температуры воздуха в отапливаемом помещении, что, в свою очередь, вызовет закрытие термостатического клапана. Таким образом, колебание перепада давления на термостатическом клапане во время эксплуатации в пределах паспортного максимального значения перепада является допустимым, и не приведет к нарушению в работе системы.

В соответствии с ГОСТ 30815-2002 максимальный перепад давления на термостатическом клапане определяется производителем из соблюдения требований бесшумности и сохранения регулировочных характеристик. Однако, изготовление клапана с широким диапазоном допустимых перепадов давления сопряжено с определенными конструктивными трудностями. Особые требования так же предъявляются к точности изготовления деталей клапана.

Большинство производителей выпускают клапаны с максимальным перепадом давления 20 кПа.

Исключение составляют клапаны VALTEC VT.031 и VT.032 () с максимальным перепадом давления 100 кПа (рис. 8 ) и клапаны фирмы Giacomini серии R401–403 с максимальным перепадом давления 140 кПа (рис. 9 ).


Рис. 8. Технические характеристики радиаторных клапанов VT.031, VT.032


Рис. 9. Фрагмент технического описания термостатического клапана Giacomin R403


Рис. 10. Фрагмент технического описания термостатического клапана

При изучении технической документации необходимо быть внимательным, так как некоторые производители переняли практику банкиров — вставлять мелкий текст в примечаниях.

На рис. 10 представлен фрагмент из технического описания одного из типов термостатических клапанов. В основной графе указано значение максимального перепада давления 0,6 бара (60 кПа). Однако в сноске есть примечание, что действительный диапазон работы клапана ограничен всего лишь 0,2 барами (20 кПа).

Рис. 11. Золотник термостатического клапана с осевым креплением уплотнителя

Ограничение вызвано шумом, возникающим в клапане при высоких перепадах давления. Как правило, это касается клапанов с устаревшей конструкцией золотника, в котором уплотнительная резинка просто крепится по центру заклепкой или болтом (рис. 11 ).

При больших перепадах давления уплотнитель такого клапана начинает вибрировать из-за неполного прилегания к золотниковой тарелке, вызывая акустические волны (шум).

Повышенный допустимый перепад давления в клапанах VALTEC и Giacomini достигнут за счёт принципиально иной конструкции золотниковых узлов. В частности, у клапанов VT.031 использован латунный золотниковый плунжер, «футерованный» эластомером EPDM (рис. 12 ).

Рис. 12. Вид золотникового узла клапана VT.031

Сейчас разработка термостатических клапанов с широким диапазоном рабочих перепадов давления является одной из приоритетных задач специалистов многих компаний.

    Исходя из изложенного, можно дать следующие рекомендации по проектированию систем отопления с термостатическими клапанами:
  1. Коэффициент пропускной способности термостатического клапана рекомендуется определять, исходя из допустимого диапазона температур обслуживаемого помещения. Например, для жилых комнат по ГОСТ 30494-2011 оптимальные пара- метры внутреннего воздуха находятся диапазоне 20–22 ˚С. Значение Kv в этом случае принимается при Xp = S – 2.
    В помещениях категории 3а (помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды) оптимальный диапазон температур 20–21 ˚С. Для этих помещений значение Kv рекомендуется принимать при Xp = S – 1.
  2. На циркуляционных кольцах системы отопления должны быть установлены устройства (перепускные клапаны либо регуляторы перепада давления), ограничивающие максимальный перепад давления таким образом, чтобы перепад давления на клапане не превысил предельного паспортного значения.

Приведем несколько примеров подбора и установки устройств, для ограничения перепада давления на участке с термостатическими клапанами.

Пример 1. Расчётные потери давления в квартирной системе отопления (рис. 13 ), включая термостатические клапаны, составляют 15 кПа. Максимальный перепад давления на термостатических клапанах равен 20 кПа (0,2 бара). Потери давления на коллекторе, включая потери на теплосчётчиках, балансировочных клапанах и прочей арматуре примем 8 кПа. В итоге перепад давления до коллектора составляет 23 кПа.

Если установить регулятор перепада давления или перепускной клапан до коллектора, то в случае перекрытия всех термостатических клапанов в данной ветке, перепад на них составит 23 кПа, что превышает паспортное значение (20 кПа). Таким образом, в данной системе регулятор перепада давления или перепускной клапан должен устанавливаться на каждом выходе после коллектора, и должен быть настроен на перепад 15 кПа.


Рис. 13. Схема к примеру 1

Пример. 2 . Если принять не тупиковую, а лучевую систему поквартирного отопления (рис. 14 ), то потери давления в ней будут значительно ниже. В приведенном примере коллекторно-лучевой системы потери в каждой радиаторной петле составляют 4 кПа. Потери давления на квартирном коллекторе примем 3 кПа, а потери давления на этажном коллекторе – 8 кПа.

В этом случае регулятор перепада давления можно расположить перед этажным коллектором и настроить его на перепад 15 кПа. Такая схема позволяет сократить количество регуляторов перепада давления и существенно удешевить систему.


Рис. 14. Схема к примеру 2

Пример 3. В данном варианте используются с максимальным перепадом давления 100 кПа (рис. 15 ). Так же как и в первом примере, примем, что потери давления в квартирной системе отопления составляют 15 кПа. Потери давления на квартирном узле ввода (квартирной станции) 7 кПа. Перед квартирной станцией перепад давления составит 23 кПа. В десятиэтажном здании общую длину пары стояков системы отопления можно принять порядка 80 м (сумма подающего и обратного трубопроводов).

Рис. 15. Схема к примеру

При средних линейных потерях давления по стояку 300 Па/м, общие потери давления в стояках составят 24 кПа. Отсюда следует, что перепад давления у основания стояков составит 47 кПа, что меньше максимально допустимого перепада давления на клапане.

Если установить регулятор на перепад давления на стояк и настроить его на давление 47 кПа, то даже когда все радиаторные клапаны, подключенные к этому стояку, закроются, перепад давления на них будет ниже 100 кПа.

Таким образом, можно существенно снизить стоимость системы отопления, установив вместо десяти регуляторов перепада давления на каждом этаже, один регулятор у основания стояков.

Определение kvs клапана. Особенности расчета систем отопления с термостатическими клапанами

Пропускная способность регулирующего клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Расчёт пропускной способности регулирующего клапана под конкретные параметры системы вы можете выполнить в разделе сайта Расчёты.

DN регулирующего клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регулирующего клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

PN регулирующего клапана — номинальное давление — наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру клапана. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Динамический диапазон регулирования , это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.

Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м³/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.

Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.

Авторитет регулирующего клапана — характеризует регулирующую способность клапана. Численно значение авторитета равно отношению потерь давления на полностью открытом затворе клапана к потерям давления на регулируемом участке.

Чем ниже авторитет регулирующего клапана, тем сильнее его расходная характеристика отклоняется от идеальной и тем менее плавным будет изменение расхода при движении штока. Так, например, в системе управляемой клапаном с линейной расходной характеристикой и низким авторитетом — закрытие проходного сечения на 50% может уменьшить расход всего лишь на 10%, при высоком же авторитете закрытие на 50% должно снижать расход через клапан на 40-50%.

Отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.

Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой применяются в системах, где существует прямая зависимость между управляемой величиной и расходом среды. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой идеально подходят для поддержания температуры смеси теплоносителя в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.

Равнопроцентная расходная характеристика (логарифмическая) — зависимость относительного прироста расхода от относительного прироста хода штока — логарифмическая. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой применяются в системах, где управляемая величина нелинейно зависит от расхода через регулирующий клапан. Так, например, регулирующие клапаны с равнопроцентной расходной характеристикой рекомендуется применять в системах отопления для регулирования теплоотдачи отопительных приборов, которая нелинейно зависит от расхода теплоносителя. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой отлично регулируют теплоотдачу скоростных теплообменных аппаратов с низким перепадом температур теплоносителя. Рекомендуется применять клапана с равнопроцентной расходной характеристикой в системах где требуется регулирование по линейной расходной характеристике, а поддерживать высокий авторитет на регулирующем клапане нет возможности. В таком случае сниженный авторитет искажает равнопроцентную характеристику клапана приближая её к линейной. Такая особенность наблюдается при авторитетах регулирующих клапанов не ниже чем 0,3.

Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе). Регулирующие клапаны с параболической расходной характеристикой применяются как компромисс между клапанами с линейной и равнопроцентной характеристиками.

После выбора способа управления и типа регулирующего клапана: двухходового или трехходового, его необходимо правильно рассчитать и подобрать. Расчет и подбор регулирующего клапана зависит от выбранного способа регулирования. При двухпозиционном регулировании (с электротермическим приводом) подбирают регулирующий клапан с минимальным диаметром при заданном расходе воды так, чтобы перепад давления на нем не превысил максимальные потери 25 кПа при охлаждении и 15 кПа при отоплении. Эти значения могут уточняться фирмой-производителем. Подбор осуществляют по номограмме для соответствующего терморегулирующего клапана по данным фирмы-производителя, пример такой номограммы для трехходового регулирующего клапана фирмы Cazzaniga представлен на рис. 4.16. На диаграмму нанесены также пунктирные линии для определения потерь давления на байпассной линии. Пример расчета: Дано: Расход воды через теплообменник фэнкойла (7=0,47 м 3 /час. Потери давления на теплообменнике 14,4 кПа. Принимаем клапан диаметром 15мм (1/2″) с K v =2 м 3 /час. Потери давления на прямом ходе АР=4,7 кПа, на байпасе — АР=8,0 кПа. Для регулирующих клапанов с плавным регулированием (с помощью пульта и термостата или с сервоприводом) от правильно подобранного клапана зависит качество регулирования, определяемое соответствием хода затвора регулирующего клапана а определенному требуемому расходу воды через клапан. При подборе регулирующего клапана с плавным регулированием используют общие принципы независимо от того, где клапан установлен: на теплообменнике фэнкойла, на воздухоохладителе или воздухонагревателе центрального кондиционера.

Работа регулирующего клапана характеризуется величиной пропускной способности K v , м 3 /час, и пропускной характеристикой. Коэффициент условной пропускной способности равен расходу жидкости через клапан в м 3 /час с плотностью 1000 кг/м 3 , при перепаде давлений на нем 0,1 МПа (1 бар). Условный коэффициент пропускной способности определяется по формуле:

(3) где q — объемный расход жидкости через клапан, м 3 /час; Ψ — коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса:

(4) по графику 4.17;
р — плотность жидкости, кг/м 3 ;
v — кинематическая вязкость жидкости, изменяющаяся в зависимости от температуры и концентрации растворенного вещества для водных растворов, см 2 /с; d — диаметр условного прохода клапана, мм; АР — потери давления на регулирующем клапане при максимальном расходе жидкости через него, МПа.

Пропускная характеристика — зависимость относительной пропускной способности от относительного перемещения затвора клапана , где K v , K vy — коэффициенты пропускной способности действительный и условный, м 3 /час, S, S y — действительный и условный ход затвора, мм. Иногда она называется идеальной характеристикой регулирующего клапана. Чаще регулирующие клапаны выпускаются с линейной пропускной характеристикой: (5)

Реже равнопроцентнои:


Реальная картина изменения расхода жидкости через клапан отличается от идеальной и характеризуется рабочей характеристикой клапана, которая выражает зависимость относительного расхода жидкости от хода затвора. На нее оказывают влияние параметры регулируемого участка. Под регулируемым участком понимается участок сети, включающий технологический элемент регулирования (теплообменник фэнкойла, воздухоохладитель, воздухонагреватель), трубопроводы, арматуру, регулирующий клапан, перепад давления на котором остается постоянным в процессе регулирования или колеблется в относительно малых пределах /10%. Перепад давления на регулируемом участке складывается из перепада давления на регулирующем клапане и перепада давления на остальных элементах технологической сети. Схема регулируемого участка и распределение давлений при установке двухходового клапана показана на рис.4.12, при установке трехходового клапана на рис. 4.11. Соотношение перепада давления на клапане и перепада давлений на регулируемом участке оказывает существенное влияние на вид расходной характеристики, эта величина в литературе зарубежной и отечественной называется по-разному: коэффициент управления, относительное сопротивление клапана.

АР Обозначим отношение — = п Можно построить несколько рабочих характеристик сети в зависимости от отношения п, пример такого построения приведен на рис. 4.18 а для регулирующего клапана с линейной пропускной характеристикой, на рис. 4.18 б для регулирующего клапана с равнопроцентной (логарифмической) пропускной характеристикой. При закрытии регулирующего клапана фактический расход жидкости через клапан оказывается больше, чем теоретический, и это отклонение тем больше, чем больше значение относительного сопротивления клапана Идеальная характеристика соответствует п=1, когда перепад давления в сети бесконечно мал, в этом случае расходная и идеальная характеристика совпадают. Наименьшее отклонение от идеального вида рабочие расходные характеристики имеют при п>0.5. Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане должен быть больше или равен половине от общего перепада давления на регулируемом участке, или больше или равен перепаду давления на элементах технологической сети:

Правильно подобранным считается такой клапан, который полностью открыт при максимальном объеме протекающей воды и для которого выполняются эти соотношения. Водяной регулирующий клапан, поставленный без расчета, можно определить визуально на системе после ее монтажа. Сечение такого клапана обычно совпадает с сечением трубопровода на регулируемом участке (регулирующий клапан на воздухоохладителе или воздухонагревателе центрального кондиционера). Правильно выбранный клапан имеет сечение меньше, чем сечение трубопровода.-


Рис. 4.18. Графики рабочих расходных характеристик регулирующих клапанов с линейной (а) и равнопроцентной (б) пропускной характеристикой

Подбор регулирующего клапана осуществляют по коэффициенту пропускной способности с помощью номограммы для регулирующего клапана соответствующей фирмы-производителя. Пример такой номограммы для седельного трехходового регулирующего клапана VRG3 фирмы Danfoss приведен на рис. 4.19.

Пример расчета. Дано: Нагрузка по холоду на фэнкойл Q x = 0,85 кВт. Массовый расход воды через теплообменник фэнкойла

где Qx — нагрузка по холоду, кВт. Δt — перепад температур холодоносителя на входе и выходе из фэнкойла принимаем 5°С.

Объемный расход воды q = G/p = 146,2/1000 = 0,146 м 3 /час Перепад давления в теплообменнике определяем по таблице для фэнкойла Delonghi FC10

Подбираем трехходовой регулирующий клапан по номограмме так, чтобы перепад давления на регулирующем клапане был больше перепада давления в теплообменнике с учетом запаса на потери в трубопроводах, запорной арматуре: при G = 146,2 кг/час по номограмме на рис.4.19. определяем Кvs=0,4 м3/час регулирующего клапана диаметром R 1/2″(15 мм) и потери давления на клапане А р =15 кПа. При Kvs =0,63 м 3 /час потери давления на клапане Ар =5,8 кПа и соотношение давления будет меньше 1. Поэтому принимаем клапан с K vs =0,4.


Рис. 4.19. Номограмма для подбора трехходового регулирующего клапана VRG3 фирмы Danfoss (плавное регулирование)

(Технический Университет)

Кафедра АПХП

Курсовой проект

«Расчёт и проектирование регулирующего клапана»

Выполнил: студент гр. 891 Солнцев П.В.

Руководитель: Сягаев Н.А.

Санкт-Петербургг 2003

1. Дроссельные регулирующие органы

Для транспортировкии жидкостей и газов в технологических процессах применяют, как правило, напорные трубопроводы. В них поток двигается засчёт давления, создаваемого насосами (для жидкостей) или компрессорами (для газов). Выбор необходимого насоса или компрессора производится по двум параметрам: максимальной производительности и необходимому давлению.

Максимальная производительность определяется требованиями технологического регламента, давление необходимое для обеспечения максимального расхода, расчитывается по законам гидравлики, исходя из длины трассы, количества и величин местных сопротивлений и допустимой максимальной скорости продуктав трубопроводе (для жидкостей – 2-3 м/с, для газов – 20-30 м/с).

Изменение расхода в технологическом трубопроводе может быть осуществлено двумя способами:

дросселированием – изменением гидравлического сопротивления дросселя, установленного на трубопроводе (рис. 1а)

байпассированием – изменением гидравлического сопротивления дросееля, установленного на тркбопроводе, соединяющем нагнетательную линию с всасывающей (рис. 1б)

Выбор способа изменения расхода определяется типом используемого насоса или компрессора. Для наиболее распространённых в помышленности насосов и компрессоров возможно применение обоих способов управления потоком.

Для объёмных насосов, например, поршневых, допустимо только байпассирование жидкости. Дросселирование потока для таких насосов недопустимо, т.к. оно может привести к выходу из строя насоса или трубопровода.

Для поршневых компрессоров применяют оба способа управления.

Изменение расхода жидкости или газа засчёт дросселирования является основным управляющим воздействием в системаах автоматического регулирования. Дроссель, используемый для регулирования технологических параметров, — «регулирующий орган ».

Основной статической характеристикой регулирущего органа являестя зависимость расхода через него от степени открытия:

где q=Q/Q max — относительный расход

h=H/H max – относительный ход затвора регулирующего органа

Эта зависимостьт называется расходной характеристикой регулирующего органа. Т.к. регулирующий орган является частью трубопроводной сети, включающей в себя участки трубопровода, вентили, повороты и изгибы труб, восходящие и нисходящие участки, его расходная характеристика отражает фактически поведение гидравлической системы «регулирующий орган + трубопроводная сеть». Поэтому расходные характеристики двух одинаковых регулирующих органов, установленных на трубопроводах разной длины, будут существенно различаться между собой.

Характеристика регулирующего органа, не зависящая от его внешних соединений – «пропускная характеристика ». Этот зависимость относительной прорпускной способности регулирующего органа s от его относительного открытия h , т.е.

где: s=K v /K vy – относительная пропускная способность

Другими показателями, служащими для выбора регулирующего органа являются: диаметр его присоединительных фланцев Ду, максимально допустимое давление Ру, температура Т и свойства вещества. Индекс «у» указывает на условное значение показателей, чтот объясняется невозможностью обеспечить их точное соблюдение для серийных регулирующих органов. Поскольку расходная характеристика регулирующего органа зависит от гидравлического сопрротивления трубопроводной сети, в которой он установлен, необходимо иметь возможность корректировать эту характеристику. Регулирующие органы, допускающие возможность такой корректировки, — «регулирующие клапаны ». Они имеют сплошные или пустотелые цилиндрические плунжеры, допускающие изменение профиля для плучения требуемой расходной характеристики.Для облегчения корректировки расходной характеристики выпускают клапана с различными видами пропускной характеристики: линейной и равнопроцентной.

У клапанов с линейной характеристикой увеличение пропуской способности пропорционально ходу плунжера, т.е.

где: а – коэффициент пропорциональности.

У клапаанов с равнопроцентной пропускной характеристикой увеличение пропускной способности пропорционально ходу плунжера и текущему значению пропускной способности, т.е.

ds=a*K v *dh (4)

Различие между пропускной и расходной харктеристиками тем больше, чем больше гидравлическое сопротивление трубопроводной сети. Отношение пропускной способности клапана к пропускной способности сети – гидравлический модуль системы:

n=K vy /K vT (5)

При значениях n>1.5 клапана с линенйной пропускной характеристикой становятся непригодными из-за непостоянства коэффициента пропорциональности a на протяжении всего хода. Для регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой расходная характеристика близка к линейной при значениях n от 1,5 до 6. Поскольку диаметр технологического трубопровода Дт обычно выбирается с запасом, может оказаться, что регулирующий клапан с таким же или близким диаметром условного прохода Ду имеет избыточную пропускную способность и, соответственно, гидравлический модуль. Для уменьшения пропускной способности клапанабез изменения его присоединительных размеров заводы-изготовители выпускают клапаны, отличающиеся только диаметром седла Дс.

2. Задание на курсовой проект

Вариант №7

3. расчёт регулирующих клапанов

1. Определение числа Рейнольдса


, где — скорость потока при максимальном расходе

r=988.07 кг/м 3 (для воды при 50 о С) [табл. 2]

m=551*10 -6 Па*с [табл. 3]

Re> 10000, следовательно, режим течения турбулентный.

2. Определение потери давления в трубопроводной сети при максимальной скорости потока

, где , x Мвент =4.4, x Мколен =1.05 [табл. 4]

3. Определение перепада давлений на регулирующем клапане при максимальной скорости потока

4. Определение расчётного значения условной пропускной способности регулирующего клапана:

, где h=1.25 — коэффициент запаса

5. Выбор регулирующего клапана с ближайшей большей пропускной способностью K Vy (по K Vз и Ду):

выбираем двухседельный чугунный регулирующий клапан 25 ч30нжМ

условное давление 1,6 Мпа

условный проход 50 мм

условная пропускная способность 40 м3/ч

пропускная характеристика линейная, равнопроцентная

вид действия НО

материал серый чугун

температура регулируемой среды от –15 до +300

6. Определение пропускной способности трубопроводной сети

7. Определение гидравлического модуля системы

Коэффициент, показывающий степень уменьшения площади проходного сечения седла клапана относительно площади проходного сечения фланцев К=0,6 [табл. 1]

4. профилирование плунжера регулирующего клапана

Требуемая пропускная характеристика регулирующего клапана обеспечивается изготовлением специальной формы поверхности окон. Оптимальный профиль плунжера получается в результате расчёта гидравлического сопротивления дроссельной пары (плунжер – седло) как функции относительного открытия регулирующего клапана.

8. Определение коэффициента гидравлического сопротивления клапана

, где , В=2 для двухседельного клапана

9. Определение коэффициента гидравлического сопротивления регулирующего клапана в зависимости от относительного хода плунжера

,где h=0.1, 0.2,…,1.0 ,

x др — коэффициент гидравлического сопротивления дроссельной пары клапана x 0 =2.4 [табл. 5]

10. По графику на [рис. 5] определяется величина a k для относительного сечения дроссельной пары

Величина m уточняестя по формуле:

.

Определение новых значений m продолжается до тех пор, пока новое максимальное значение m не будет отличаться от предыдущего менее, чем на 5%.

Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Методика расчёта трёхходового клапана

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:

  • 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
  • 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
  • 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
  • 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
  • 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики

Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная . Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая . Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная . Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета

Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:

  • A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
  • A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
  • A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода

Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:

  • Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  • Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  • В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  • От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  • Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
  • Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
  • Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

  • Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.

  • Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.

  • Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.

  • Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

  • «Нет» — кавитации точно не будет.
  • «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
  • «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

Значение величины kv.

Регулирующий клапан создает в сети дополнительную потерю давления для ограничения расхода воды в требуемых пределах. Расход воды зависит от дифференциального давления на клапане:

kv – показатель расхода на клапане, ρ – плотность (для воды ρ=1,000 кг/м 3 при температуре в 4°С, а при 80°С ρ=970 кг/м 3), q – расход жидкости, м 3 /час, ∆р – дифференциальное давление, бар.

Максимальная величина k v (k vs) достигается при полностью открытом клапане. Эта величина соответствует расходу воды, выраженному в м 3 /час, для дифференциального давления равного 1 бару. Регулирующий клапан выбирают таким образом, чтобы величина k vs обеспечивала расчетный расход для данного располагаемого дифференциального давления при работе клапана в заданных условиях.

Не так просто определить необходимую для регулирующего клапана величину k vs , поскольку располагаемое дифференциальное давление на клапане зависит от многих факторов:

  • Фактического напора насоса.
  • Потери давления в трубах и на арматуре.
  • Потери давления на терминалах.

Потери давления в свою очередь зависят от точности балансировки.

При проектировании котельных установок рассчитывают теоретически правильные величины потерь давления и расхода для различных элементов системы. Однако на практике редко различные элементы обладают точно заданными характеристиками. При установке, как правило, выбирают насосы, регулирующие клапаны и терминалы по стандартным характеристикам.

Регулирующие клапаны, например, выпускают с величинами k vs , возрастающими в геометрической пропорции, называемыми рядами Рейнарда:

k vs: 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10 16……

Каждая величина приблизительно на 60% больше предыдущей.

Нетипично, чтобы регулирующий клапан обеспечивал точно расчетную потерю давления для заданного расхода. Если, например, регулирующий клапан должен создавать потерю давления равную 10 кПа при заданном расходе, то на практике может оказаться, что клапан незначительно большей величиной k vs создаст потерю давления, равную лишь 4 кПа, а клапан с незначительно меньшей величиной k vs обеспечит потерю давления в 26 кПа для расчетной величины расхода.

∆р (бар), q (м 3 /ч)

∆р (кПа), q (л/сек)

∆р (мм ВС), q (л/ч)

∆р (кПа), q (л/ч)

q = 10 k v √∆p

q = 100 k v √∆p

∆p = (36 q/k v)2

∆p = (0.1 q/k v)2

∆p = (0.01 q/k v)2

kv = 36 q/√∆p

k v = 0.1 q/√∆p

kv = 0.01 q/√∆p

Некоторые формулы содержат расход, k v и ∆р (ρ = 1,000 кг/м 3)

Кроме того, насосы и терминалы, зачастую, превышают размер по той же причине. Это означает, что регулирующие клапаны работают почти закрытыми, в результате регулировка не может быть устойчивой. Возможно так же, что периодически эти клапаны максимально открываются, при запуске обязательно, что приводит к чрезмерному расходу в данной системе и недостаточному расходу в других. В результате следует задать вопрос:

Что делать, если регулирующий клапан избыточного размера?

Понятно, что, как правило, невозможно точно подобрать необходимый регулирующий клапан.

Рассмотрим случай с калорифером на 2000 Вт, предназначенной для падения температуры на 20 К. Потеря давления составит 6 кПа для расчетного расхода 2000х0.86/20=86 л/ч. Если располагаемое дифференциальное давление равно 32 кПа и потеря давления в трубах и на арматуре составляет 4 кПа, на регулирующем клапане должна быть разность 32 — 6 — 4 = 22 кПа.

Требуемая величина k vs составит 0,183.

Если минимальная располагаемая величина k vs равна 0.25, например, расход вместо желаемых 86 л/час составит 104 л/час, превышение на 21%.

В системах с переменным расходом величина дифференциального давления на терминалах переменная, поскольку потеря давления в трубах зависит от расхода. Регулирующие клапаны выбирают для расчетных условий. При низких нагрузках максимальный потенциальный расход на всех установках повышен и не возникает опасность чрезмерно низкого расхода на одном отдельном терминале. Если при расчетных условиях требуется максимальная нагрузка, очень важно избежать избыточного расхода.

A . Ограничение расхода с помощью балансировочного клапана, установленного последовательно.

Если в расчетных условиях расход на открытом регулирующем клапане выше требуемой величины, для ограничения этого расхода можно последовательно установить балансировочный клапан. Это не изменит действительный коэффициент управления регулирующего клапана, а даже улучшит его характеристику (см. рисунок на странице 51). Балансировочный клапан также является инструментом диагностики и отсечным клапаном.


B . Снижение максимального подъема клапана.

Для компенсации избыточного размера регулирующего клапана можно ограничить степень открытия клапана. Это решение можно рассмотреть для клапанов с равными процентными характеристиками, поскольку можно значительно снизить величину k v , соответственно уменьшив степень максимального открытия клапана. Если степень открытия клапана снизить на 20%, максимальная величина k v снизится на 50%.

На практике балансировку производят с помощью последовательно установленных балансировочных клапанов при полностью открытом регулирующем клапане. Балансировочные клапаны настраивают в каждом контуре, чтобы при расчетной величине расхода потеря давления составила 3 кПа.

Степень подъема регулирующего клапана ограничивают при получении на балансировочном клапане 3 кПа. Поскольку установка сбалансирована и остается сбалансированной, то требуемый расход фактически получают в расчетных условиях.

C . Снижение расхода с помощью клапана, регулирующего ∆р, в группе.

Дифференциальное давление на регулирующем клапане может быть стабилизировано, как показано на рисунке ниже.


Величина настройки клапана STAP, регулирующего перепад давления, выбирается таким образом, чтобы получить требуемый расход для полностью открытого регулирующего клапана. В этом случае регулирующий клапан должен быть точно по размеру, а его коэффициент управления — близок к единице.

Несколько эмпирических правил

Если двухходовые регулирующие клапаны используют на терминалах, большая часть регулирующих клапанов будет закрыта или почти закрыта при низких нагрузках. Поскольку мал расход воды, потеря давления на трубах и арматуре будет незначительной. Весь напор насоса приходится на регулирующий клапан, который должен быть способен противостоять ему. Такое увеличение дифференциального давления затрудняет регулировку при малом расходе, поскольку фактически коэффициент управления β» значительно уменьшается.

Предположим, что регулирующий клапан спроектирован для потери давления, составляющей 4% напора насоса. Если система работает с низким расходом, дифференциальное давление в этом случае умножают на 25. Для одинаковой величины открытия клапана расход затем умножают на 5 (√25 = 5). Клапан принудительно работает в почти закрытом положении. Это может привести к возникновению шума и колебанию регулированной величины (в этих новых рабочих условиях параметры клапана завышаются в пять раз).

Именно поэтому некоторые авторы рекомендуют проектировать систему таким образом, чтобы расчетное падение давления на регулирующих клапанах составляло не мене 25% напора насоса. В этом случае при низких нагрузках превышение расхода на регулирующих клапанах не будет превышать коэффициент 2.

Всегда очень трудно найти регулирующий клапан, способный выдержать столь высокое дифференциальное давление, не создавая при этом шумов. Также трудно найти достаточно малые клапаны, отвечающие вышеуказанным критериям, при использовании терминалов низкой мощности. Кроме того, необходимо ограничить изменения дифференциального давления в системе, например, используя вторичные насосы.

Если принять во внимание указанную дополнительную концепцию, калибровка двухходового регулирующего клапана должна удовлетворять следующим условиям:

  • При работе системы в нормальных условиях расход на полностью открытом клапане должен быть расчетным. Если расход выше указанного, балансировочный клапан, установленный последовательно, должен ограничить расход. Тогда для контроллера типа PI коэффициент управления равный 0.30 окажется приемлемым. Если значения параметров регулирования, ниже, регулирующий клапан следует заменить клапаном меньшего размера.
  • Напор насоса должен быть таким, чтобы потери давления на двухходовых регулирующих клапанах составляли не менее 25% напора насоса.

Для контроллеров вкл-выкл, концепция параметров регулирования не имеет значения, поскольку регулирующий клапан либо открыт, либо закрыт. Поэтому его характеристика не имеет большого значения. В этом случае расход незначительно ограничен последовательно установленным балансировочным клапаном.

Технические характеристики регулирующих клапанов

После выбора способа управления и типа регулирующего клапана: двухходового или трехходового, его необходимо правильно рассчитать и подобрать. Расчет и подбор регулирующего клапана зависит от выбранного способа регулирования. При двухпозиционном регулировании (с электротермическим приводом) подбирают регулирующий клапан с минимальным диаметром при заданном расходе воды так, чтобы перепад давления на нем не превысил максимальные потери 25 кПа при охлаждении и 15 кПа при отоплении. Эти значения могут уточняться фирмой-производителем. Подбор осуществляют по номограмме для соответствующего терморегулирующего клапана по данным фирмы-производителя, пример такой номограммы для трехходового регулирующего клапана фирмы Cazzaniga представлен на рис. 4.16. На диаграмму нанесены также пунктирные линии для определения потерь давления на байпассной линии. Пример расчета: Дано: Расход воды через теплообменник фэнкойла (7=0,47 м 3 /час. Потери давления на теплообменнике 14,4 кПа. Принимаем клапан диаметром 15мм (1/2″) с K v =2 м 3 /час. Потери давления на прямом ходе АР=4,7 кПа, на байпасе — АР=8,0 кПа. Для регулирующих клапанов с плавным регулированием (с помощью пульта и термостата или с сервоприводом) от правильно подобранного клапана зависит качество регулирования, определяемое соответствием хода затвора регулирующего клапана а определенному требуемому расходу воды через клапан. При подборе регулирующего клапана с плавным регулированием используют общие принципы независимо от того, где клапан установлен: на теплообменнике фэнкойла, на воздухоохладителе или воздухонагревателе центрального кондиционера.

Работа регулирующего клапана характеризуется величиной пропускной способности K v , м 3 /час, и пропускной характеристикой. Коэффициент условной пропускной способности равен расходу жидкости через клапан в м 3 /час с плотностью 1000 кг/м 3 , при перепаде давлений на нем 0,1 МПа (1 бар). Условный коэффициент пропускной способности определяется по формуле:

(3) где q — объемный расход жидкости через клапан, м 3 /час; Ψ — коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса:

(4) по графику 4.17;
р — плотность жидкости, кг/м 3 ;
v — кинематическая вязкость жидкости, изменяющаяся в зависимости от температуры и концентрации растворенного вещества для водных растворов, см 2 /с; d — диаметр условного прохода клапана, мм; АР — потери давления на регулирующем клапане при максимальном расходе жидкости через него, МПа.

Пропускная характеристика — зависимость относительной пропускной способности от относительного перемещения затвора клапана , где K v , K vy — коэффициенты пропускной способности действительный и условный, м 3 /час, S, S y — действительный и условный ход затвора, мм. Иногда она называется идеальной характеристикой регулирующего клапана. Чаще регулирующие клапаны выпускаются с линейной пропускной характеристикой: (5)

Реже равнопроцентнои:


Реальная картина изменения расхода жидкости через клапан отличается от идеальной и характеризуется рабочей характеристикой клапана, которая выражает зависимость относительного расхода жидкости от хода затвора. На нее оказывают влияние параметры регулируемого участка. Под регулируемым участком понимается участок сети, включающий технологический элемент регулирования (теплообменник фэнкойла, воздухоохладитель, воздухонагреватель), трубопроводы, арматуру, регулирующий клапан, перепад давления на котором остается постоянным в процессе регулирования или колеблется в относительно малых пределах /10%. Перепад давления на регулируемом участке складывается из перепада давления на регулирующем клапане и перепада давления на остальных элементах технологической сети. Схема регулируемого участка и распределение давлений при установке двухходового клапана показана на рис.4.12, при установке трехходового клапана на рис. 4.11. Соотношение перепада давления на клапане и перепада давлений на регулируемом участке оказывает существенное влияние на вид расходной характеристики, эта величина в литературе зарубежной и отечественной называется по-разному: коэффициент управления, относительное сопротивление клапана.

АР Обозначим отношение — = п Можно построить несколько рабочих характеристик сети в зависимости от отношения п, пример такого построения приведен на рис. 4.18 а для регулирующего клапана с линейной пропускной характеристикой, на рис. 4.18 б для регулирующего клапана с равнопроцентной (логарифмической) пропускной характеристикой. При закрытии регулирующего клапана фактический расход жидкости через клапан оказывается больше, чем теоретический, и это отклонение тем больше, чем больше значение относительного сопротивления клапана Идеальная характеристика соответствует п=1, когда перепад давления в сети бесконечно мал, в этом случае расходная и идеальная характеристика совпадают. Наименьшее отклонение от идеального вида рабочие расходные характеристики имеют при п>0.5. Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане должен быть больше или равен половине от общего перепада давления на регулируемом участке, или больше или равен перепаду давления на элементах технологической сети:

Правильно подобранным считается такой клапан, который полностью открыт при максимальном объеме протекающей воды и для которого выполняются эти соотношения. Водяной регулирующий клапан, поставленный без расчета, можно определить визуально на системе после ее монтажа. Сечение такого клапана обычно совпадает с сечением трубопровода на регулируемом участке (регулирующий клапан на воздухоохладителе или воздухонагревателе центрального кондиционера). Правильно выбранный клапан имеет сечение меньше, чем сечение трубопровода.-


Рис. 4.18. Графики рабочих расходных характеристик регулирующих клапанов с линейной (а) и равнопроцентной (б) пропускной характеристикой

Подбор регулирующего клапана осуществляют по коэффициенту пропускной способности с помощью номограммы для регулирующего клапана соответствующей фирмы-производителя. Пример такой номограммы для седельного трехходового регулирующего клапана VRG3 фирмы Danfoss приведен на рис. 4.19.

Пример расчета. Дано: Нагрузка по холоду на фэнкойл Q x = 0,85 кВт. Массовый расход воды через теплообменник фэнкойла

где Qx — нагрузка по холоду, кВт. Δt — перепад температур холодоносителя на входе и выходе из фэнкойла принимаем 5°С.

Объемный расход воды q = G/p = 146,2/1000 = 0,146 м 3 /час Перепад давления в теплообменнике определяем по таблице для фэнкойла Delonghi FC10

Подбираем трехходовой регулирующий клапан по номограмме так, чтобы перепад давления на регулирующем клапане был больше перепада давления в теплообменнике с учетом запаса на потери в трубопроводах, запорной арматуре: при G = 146,2 кг/час по номограмме на рис.4.19. определяем Кvs=0,4 м3/час регулирующего клапана диаметром R 1/2″(15 мм) и потери давления на клапане А р =15 кПа. При Kvs =0,63 м 3 /час потери давления на клапане Ар =5,8 кПа и соотношение давления будет меньше 1. Поэтому принимаем клапан с K vs =0,4.


Рис. 4.19. Номограмма для подбора трехходового регулирующего клапана VRG3 фирмы Danfoss (плавное регулирование)

), внутри которого находится сильфонная ёмкость, заполненная рабочим телом (газ, жидкость, твёрдое вещество) с высоким коэффициентом объемного расширения. При изменении температуры воздуха, окружающего сильфон, рабочее тело расширяется или сжимается, деформируя сильфон, который, в свою очередь, воздействует на шток клапана, открывая или закрывая его (рис. 1 ).

Рис. 1. Схема работы термостатического клапана

Основной гидравлической характеристикой термостатического клапана является пропускная способность Kv . Это расход воды, который способен пропустить через себя клапан при перепаде давления на нем в 1 бар. Индекс « V » обозначает, что коэффициент отнесен к часовому объемному расходу и измеряется в м 3 /ч. Зная пропускную способность клапана и расход воды через него, можно определить потерю давления на клапане по формуле:

ΔP к = (V / K v) 2 · 100, кПа.

Регулирующие клапаны, в зависимости от степени открытия, имеют разную пропускную способность. Пропускная способность полностью открытого клапана обозначается Kvs . Потери давления на термостатическом радиаторном клапане при гидравлических расчетах, как правило, определяются не при полном открытии, а для определенной зоны пропорциональности – X p.

X p – это зона работы термостатического клапана в интервале от температуры воздуха при полном закрытии (точка S на графике регулирования) до установленного пользователем значения допустимого отклонения температуры. Например, если коэффициент Kv дан при X p = S – 2, и термоэлемент установлен в такое положение, что при температуре воздуха 22 ˚С клапан будет полностью закрыт, то этот коэффициент будет соответствовать положению клапана при температуре окружающего воздуха 20 ˚С.

Отсюда можно сделать вывод, что температура воздуха в помещении будет колебаться в пределах от 20 до 22 ˚С. Показатель Xp влияет на точность поддержания температуры. При Xp = (S – 1) диапазон поддержания температуры внутреннего воздуха будет в пределах 1 ˚С. При Xp = (S – 2) – диапазон 2 ˚С. Зона X p = (S – max) характеризует работу клапана без термочувствительного элемента.

В соответствии с ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», в холодный период года в жилой комнате оптимальные температуры лежат в пределах от 20 до 22 ˚С, то есть, диапазон поддержания температуры в жилых помещениях зданий должен быть 2 ˚С. Таким образом, для расчёта жилых зданий требуется выбор значений пропускной способности при Xp = (S – 2).

Рис. 2. Термостатический клапан VT.031

На рис. 3 показаны результаты стендового испытания (рис. 2 ) с термостатическим элементом VТ.5000 с установленным значением «3». Точка S на графике это теоретическая точка закрытия клапана. Это температура, при которой клапан имеет настолько маленький расход, что его можно считать, практически, закрытым.


Рис. 3. График закрытия клапана VT.031 с термоэлементом VT.5000 (поз. 3) при перепаде давлений 10 кПа

Как видно на графике, клапан закрывается при температуре 22 ˚С. При понижении температуры воздуха, пропускная способность клапана увеличивается. На графике показаны значения расхода воды через клапан при температуре 21 (S – 1) и 22 (S – 2) ˚С.

В табл. 1 представлены паспортные значения пропускной способности термостатического клапана VТ.031 при различных Xp .

Таблица 1. Паспортные значения пропускной способности клапана VT.031

Клапаны испытываются на специальном стенде, показанном на рис. 4 . В ходе испытаний поддерживается постоянный перепад давления на клапане равный 10 кПа. Температура воздуха имитируется при помощи термостатической ванны с водой, в которую погружается термоголовка. Температура воды в ванне постепенно повышается, при этом фиксируются расходы воды через клапан до полного закрытия.


Рис. 4. Стендовые испытания клапана VT.032 на пропускную способность по ГОСТу 30815-2002

Кроме значений пропускной способности термостатические клапаны характеризуются таким показателем, как максимальный перепад давления. Это такой перепад давления на клапане, при котором он сохраняет паспортные регулировочные характеристики, не создает шум, а также при котором все элементы клапана не будут подвержены преждевременному износу.

В зависимости от конструкции, термостатические клапаны имеют различные значения максимального перепада давления. У большинства представленных на рынке радиаторных термостатических клапанов эта характеристика составляет 20 кПа. При этом, согласно п. 5.2.4 ГОСТ 30815-2002, температура, при которой клапан закроется, при максимальном перепаде давления, не должна отличаться от температуры закрытия при перепаде давления 10 кПа более чем на 1 ˚С.

Из графика на рис. 5 видно, что клапан VТ.031 при перепаде давления 10 кПа и уставке термоэлемента «3» закрывается при 22 ˚С.


Рис. 5. Графики закрытия клапана VT.031 с термоэлементом VT.5000 при перепаде давления 10 кПа (синяя линяя) и 100 кПа (красная линия)

При перепаде давления 100 кПа клапан закрывается при температуре 22,8˚С. Влияние дифференциального давления составляет 0,8 ˚С. Таким образом, в реальных условиях эксплуатации такого клапана при перепадах давления от 0 до 100 кПа, при настройке термоэлемента на цифру «3», диапазон температур закрытия клапана составит от 22 до 23 ˚С.

Если в реальных условиях эксплуатации перепад давления на клапане вырастет больше максимального, то клапан может создавать недопустимый шум, а также его характеристики будут существенно отличаться от паспортных.

Из-за чего же происходит увеличение перепада давления на термостатическом клапане во время эксплуатации? Дело в том, что в современных двухтрубных системах отопления расход теплоносителя в системе постоянно меняется, в зависимости от текущего теплопотребления. Какие-то терморегуляторы открываются, какие-то – закрываются. Изменение расходов по участкам приводит к изменению распределения давлений.

Для примера рассмотрим простейшую схему (рис. 6 ) с двумя радиаторами. Перед каждым радиатором установлен термостатический клапан. На общей линии находится регулирующий вентиль.


Рис. 6. Расчетная схема с двумя радиаторами

Допустим, что потери давления на каждом термостатическом клапане составляет 10 кПа, потери давления на вентиле – 90 кПа, общий расход теплоносителя – 0,2 м 3 /ч и расход теплоносителя через каждый радиатор – 0,1 м 3 /ч. Потерями давления в трубопроводах пренебрегаем. Полные потери давления в этой системе составляют 100 кПа, и они поддерживаются на постоянном уровне. Гидравлику такой системы можно представить следующей системой уравнений:

где V о – общий расход, м 3 /ч, V р – расход через радиаторы, м 3 /ч, kv в – пропускная способность вентиля, м 3 /ч, kv т.к. – пропускная способность термостатических клапанов, м 3 /ч, ΔP в – перепад давления на вентиле, Па, ΔP т.к – перепад давления на термостатическом клапане, Па.


Рис. 7. Расчетная схема с отключенным радиатором

Предположим, что в помещении, где установлен верхний радиатор, температура увеличилась, и термостатический клапан полностью перекрыл поток теплоносителя через него (рис. 7 ). В этом случае весь расход будет идти только через нижний радиатор. Перепад давления в системе выразится следующей формулой:

где V о ′ – общий расход в системе после отключения одного термостатического клапана, м 3 /ч, V p ′ – расход теплоносителя через радиатор, в данном случае он будет равен общему расходу; м 3 /ч.

Если принять во внимание, что перепад давления поддерживается постоянным (равным 100 кПа), то можно определить расход, который установится в системе после отключения одного из радиаторов.


Потери давления на вентиле снизятся, так как общий расход через вентиль уменьшился с 0,2 до 0,17 м 3 /ч. Потери давления на термостатическом клапане наоборот вырастут, потому что расход через него вырос с 0,1 до 0,17 м 3 /ч. Потери давления на вентиле и термостатическом клапане составят:

Из приведенных расчетов можно сделать вывод, что перепад давления на термостатическом клапане нижнего радиатора при открытии и закрытии термостатического клапана верхнего радиатора будет варьироваться от 10 до 30,8 кПа.

Но что будет, если оба клапана перекроют движение теплоносителя? В этом случае потери давления на вентиле будут нулевыми, так как движения теплоносителя через него не будет. Следовательно, разница давлений до золотника/после золотника в каждом радиаторном клапане будет равна располагаемому напору и составит 100 кПа.

Если используются клапаны с допустимым перепадом давлений меньше этой величины, то клапан может открыться, несмотря на отсутствии реальной потребности в этом. Поэтому перепад давлений на регулируемом участке сети должен быть ниже максимально допустимого перепада давления на каждом терморегуляторе.

Предположим, что вместо двух радиаторов в системе установлено некое множество радиаторов. Если в какой-то момент все терморегуляторы, кроме одного, закроются, то потери давления на вентиле будут стремиться к 0, а перепад давления на открытом термостатическом клапане будет стремиться к располагаемому напору, т.е., для нашего примера, к 100 кПа.

В этом случае расход теплоносителя через открытый радиатор будет стремиться к значению:

То есть в самом неблагоприятном случае (если из множества радиаторов открытым останется только один) расход на открытом радиаторе вырастет более чем в три раза.

Насколько же измениться мощность отопительного прибора при таком увеличении расхода? Теплоотдача Q секционного радиатора считается по формуле:

где Q н – номинальная мощность отопительного прибора, Вт, Δt ср – средняя температура отопительного прибора, ˚С, t в – температура внутреннего воздуха, ˚С, V пр – расход теплоносителя через отопительный прибор, n – коэффициент зависимости теплоотдачи от средней температуры прибора, p – коэффициент зависимости теплоотдачи от расхода теплоносителя.

Предположим, что отопительный прибор имеет номинальную теплоотдачу Q н = 2900 Вт, расчётные параметры теплоносителя 90/70 ˚С. Коэффициенты для радиатора принимаются: n = 0,3, p = 0,015. В расчётный период при расходе 0,1 м 3 /ч такой отопи- тельный прибор будет иметь мощность:


Чтобы узнать мощность прибора при Vр’’=0,316 м³⁄ч необходимо решить систему уравнений:


Методом последовательных приближений получаем решение этой системы уравнений:


Отсюда можно сделать вывод, что в системе отопления при самых неблагоприятных условиях, когда все отопительные приборы, кроме одного, на участке перекрыты, перепад давления на термостатическом клапане может вырасти до располагаемого напора. В приведенном примере при располагаемом напоре 100 кПа расход увеличится в три раза, при этом мощность прибора возрастёт всего на 17 %.

Повышение мощности отопительного прибора приведёт к увеличению температуры воздуха в отапливаемом помещении, что, в свою очередь, вызовет закрытие термостатического клапана. Таким образом, колебание перепада давления на термостатическом клапане во время эксплуатации в пределах паспортного максимального значения перепада является допустимым, и не приведет к нарушению в работе системы.

В соответствии с ГОСТ 30815-2002 максимальный перепад давления на термостатическом клапане определяется производителем из соблюдения требований бесшумности и сохранения регулировочных характеристик. Однако, изготовление клапана с широким диапазоном допустимых перепадов давления сопряжено с определенными конструктивными трудностями. Особые требования так же предъявляются к точности изготовления деталей клапана.

Большинство производителей выпускают клапаны с максимальным перепадом давления 20 кПа.

Исключение составляют клапаны VALTEC VT.031 и VT.032 () с максимальным перепадом давления 100 кПа (рис. 8 ) и клапаны фирмы Giacomini серии R401–403 с максимальным перепадом давления 140 кПа (рис. 9 ).


Рис. 8. Технические характеристики радиаторных клапанов VT.031, VT.032


Рис. 9. Фрагмент технического описания термостатического клапана Giacomin R403


Рис. 10. Фрагмент технического описания термостатического клапана

При изучении технической документации необходимо быть внимательным, так как некоторые производители переняли практику банкиров — вставлять мелкий текст в примечаниях.

На рис. 10 представлен фрагмент из технического описания одного из типов термостатических клапанов. В основной графе указано значение максимального перепада давления 0,6 бара (60 кПа). Однако в сноске есть примечание, что действительный диапазон работы клапана ограничен всего лишь 0,2 барами (20 кПа).

Рис. 11. Золотник термостатического клапана с осевым креплением уплотнителя

Ограничение вызвано шумом, возникающим в клапане при высоких перепадах давления. Как правило, это касается клапанов с устаревшей конструкцией золотника, в котором уплотнительная резинка просто крепится по центру заклепкой или болтом (рис. 11 ).

При больших перепадах давления уплотнитель такого клапана начинает вибрировать из-за неполного прилегания к золотниковой тарелке, вызывая акустические волны (шум).

Повышенный допустимый перепад давления в клапанах VALTEC и Giacomini достигнут за счёт принципиально иной конструкции золотниковых узлов. В частности, у клапанов VT.031 использован латунный золотниковый плунжер, «футерованный» эластомером EPDM (рис. 12 ).

Рис. 12. Вид золотникового узла клапана VT.031

Сейчас разработка термостатических клапанов с широким диапазоном рабочих перепадов давления является одной из приоритетных задач специалистов многих компаний.

    Исходя из изложенного, можно дать следующие рекомендации по проектированию систем отопления с термостатическими клапанами:
  1. Коэффициент пропускной способности термостатического клапана рекомендуется определять, исходя из допустимого диапазона температур обслуживаемого помещения. Например, для жилых комнат по ГОСТ 30494-2011 оптимальные пара- метры внутреннего воздуха находятся диапазоне 20–22 ˚С. Значение Kv в этом случае принимается при Xp = S – 2.
    В помещениях категории 3а (помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды) оптимальный диапазон температур 20–21 ˚С. Для этих помещений значение Kv рекомендуется принимать при Xp = S – 1.
  2. На циркуляционных кольцах системы отопления должны быть установлены устройства (перепускные клапаны либо регуляторы перепада давления), ограничивающие максимальный перепад давления таким образом, чтобы перепад давления на клапане не превысил предельного паспортного значения.

Приведем несколько примеров подбора и установки устройств, для ограничения перепада давления на участке с термостатическими клапанами.

Пример 1. Расчётные потери давления в квартирной системе отопления (рис. 13 ), включая термостатические клапаны, составляют 15 кПа. Максимальный перепад давления на термостатических клапанах равен 20 кПа (0,2 бара). Потери давления на коллекторе, включая потери на теплосчётчиках, балансировочных клапанах и прочей арматуре примем 8 кПа. В итоге перепад давления до коллектора составляет 23 кПа.

Если установить регулятор перепада давления или перепускной клапан до коллектора, то в случае перекрытия всех термостатических клапанов в данной ветке, перепад на них составит 23 кПа, что превышает паспортное значение (20 кПа). Таким образом, в данной системе регулятор перепада давления или перепускной клапан должен устанавливаться на каждом выходе после коллектора, и должен быть настроен на перепад 15 кПа.


Рис. 13. Схема к примеру 1

Пример. 2 . Если принять не тупиковую, а лучевую систему поквартирного отопления (рис. 14 ), то потери давления в ней будут значительно ниже. В приведенном примере коллекторно-лучевой системы потери в каждой радиаторной петле составляют 4 кПа. Потери давления на квартирном коллекторе примем 3 кПа, а потери давления на этажном коллекторе – 8 кПа.

В этом случае регулятор перепада давления можно расположить перед этажным коллектором и настроить его на перепад 15 кПа. Такая схема позволяет сократить количество регуляторов перепада давления и существенно удешевить систему.


Рис. 14. Схема к примеру 2

Пример 3. В данном варианте используются с максимальным перепадом давления 100 кПа (рис. 15 ). Так же как и в первом примере, примем, что потери давления в квартирной системе отопления составляют 15 кПа. Потери давления на квартирном узле ввода (квартирной станции) 7 кПа. Перед квартирной станцией перепад давления составит 23 кПа. В десятиэтажном здании общую длину пары стояков системы отопления можно принять порядка 80 м (сумма подающего и обратного трубопроводов).

Рис. 15. Схема к примеру

При средних линейных потерях давления по стояку 300 Па/м, общие потери давления в стояках составят 24 кПа. Отсюда следует, что перепад давления у основания стояков составит 47 кПа, что меньше максимально допустимого перепада давления на клапане.

Если установить регулятор на перепад давления на стояк и настроить его на давление 47 кПа, то даже когда все радиаторные клапаны, подключенные к этому стояку, закроются, перепад давления на них будет ниже 100 кПа.

Таким образом, можно существенно снизить стоимость системы отопления, установив вместо десяти регуляторов перепада давления на каждом этаже, один регулятор у основания стояков.

Пропускная способность регулирующего клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Расчёт пропускной способности регулирующего клапана под конкретные параметры системы вы можете выполнить в разделе сайта Расчёты.

DN регулирующего клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регулирующего клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

PN регулирующего клапана — номинальное давление — наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру клапана. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Динамический диапазон регулирования , это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.

Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м³/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.

Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.

Авторитет регулирующего клапана — характеризует регулирующую способность клапана. Численно значение авторитета равно отношению потерь давления на полностью открытом затворе клапана к потерям давления на регулируемом участке.

Чем ниже авторитет регулирующего клапана, тем сильнее его расходная характеристика отклоняется от идеальной и тем менее плавным будет изменение расхода при движении штока. Так, например, в системе управляемой клапаном с линейной расходной характеристикой и низким авторитетом — закрытие проходного сечения на 50% может уменьшить расход всего лишь на 10%, при высоком же авторитете закрытие на 50% должно снижать расход через клапан на 40-50%.

Отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.

Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой применяются в системах, где существует прямая зависимость между управляемой величиной и расходом среды. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой идеально подходят для поддержания температуры смеси теплоносителя в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.

Равнопроцентная расходная характеристика (логарифмическая) — зависимость относительного прироста расхода от относительного прироста хода штока — логарифмическая. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой применяются в системах, где управляемая величина нелинейно зависит от расхода через регулирующий клапан. Так, например, регулирующие клапаны с равнопроцентной расходной характеристикой рекомендуется применять в системах отопления для регулирования теплоотдачи отопительных приборов, которая нелинейно зависит от расхода теплоносителя. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой отлично регулируют теплоотдачу скоростных теплообменных аппаратов с низким перепадом температур теплоносителя. Рекомендуется применять клапана с равнопроцентной расходной характеристикой в системах где требуется регулирование по линейной расходной характеристике, а поддерживать высокий авторитет на регулирующем клапане нет возможности. В таком случае сниженный авторитет искажает равнопроцентную характеристику клапана приближая её к линейной. Такая особенность наблюдается при авторитетах регулирующих клапанов не ниже чем 0,3.

Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе). Регулирующие клапаны с параболической расходной характеристикой применяются как компромисс между клапанами с линейной и равнопроцентной характеристиками.

Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Методика расчёта трёхходового клапана

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:

  • 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
  • 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
  • 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
  • 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
  • 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики

Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная . Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая . Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная . Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета

Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:

  • A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
  • A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
  • A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода

Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:

  • Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  • Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  • В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  • От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  • Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
  • Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
  • Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

  • Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.

  • Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.

  • Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.

  • Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

  • «Нет» — кавитации точно не будет.
  • «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
  • «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

(Технический Университет)

Кафедра АПХП

Курсовой проект

«Расчёт и проектирование регулирующего клапана»

Выполнил: студент гр. 891 Солнцев П.В.

Руководитель: Сягаев Н.А.

Санкт-Петербургг 2003

1. Дроссельные регулирующие органы

Для транспортировкии жидкостей и газов в технологических процессах применяют, как правило, напорные трубопроводы. В них поток двигается засчёт давления, создаваемого насосами (для жидкостей) или компрессорами (для газов). Выбор необходимого насоса или компрессора производится по двум параметрам: максимальной производительности и необходимому давлению.

Максимальная производительность определяется требованиями технологического регламента, давление необходимое для обеспечения максимального расхода, расчитывается по законам гидравлики, исходя из длины трассы, количества и величин местных сопротивлений и допустимой максимальной скорости продуктав трубопроводе (для жидкостей – 2-3 м/с, для газов – 20-30 м/с).

Изменение расхода в технологическом трубопроводе может быть осуществлено двумя способами:

дросселированием – изменением гидравлического сопротивления дросселя, установленного на трубопроводе (рис. 1а)

байпассированием – изменением гидравлического сопротивления дросееля, установленного на тркбопроводе, соединяющем нагнетательную линию с всасывающей (рис. 1б)

Выбор способа изменения расхода определяется типом используемого насоса или компрессора. Для наиболее распространённых в помышленности насосов и компрессоров возможно применение обоих способов управления потоком.

Для объёмных насосов, например, поршневых, допустимо только байпассирование жидкости. Дросселирование потока для таких насосов недопустимо, т.к. оно может привести к выходу из строя насоса или трубопровода.

Для поршневых компрессоров применяют оба способа управления.

Изменение расхода жидкости или газа засчёт дросселирования является основным управляющим воздействием в системаах автоматического регулирования. Дроссель, используемый для регулирования технологических параметров, — «регулирующий орган ».

Основной статической характеристикой регулирущего органа являестя зависимость расхода через него от степени открытия:

где q=Q/Q max — относительный расход

h=H/H max – относительный ход затвора регулирующего органа

Эта зависимостьт называется расходной характеристикой регулирующего органа. Т.к. регулирующий орган является частью трубопроводной сети, включающей в себя участки трубопровода, вентили, повороты и изгибы труб, восходящие и нисходящие участки, его расходная характеристика отражает фактически поведение гидравлической системы «регулирующий орган + трубопроводная сеть». Поэтому расходные характеристики двух одинаковых регулирующих органов, установленных на трубопроводах разной длины, будут существенно различаться между собой.

Характеристика регулирующего органа, не зависящая от его внешних соединений – «пропускная характеристика ». Этот зависимость относительной прорпускной способности регулирующего органа s от его относительного открытия h , т.е.

где: s=K v /K vy – относительная пропускная способность

Другими показателями, служащими для выбора регулирующего органа являются: диаметр его присоединительных фланцев Ду, максимально допустимое давление Ру, температура Т и свойства вещества. Индекс «у» указывает на условное значение показателей, чтот объясняется невозможностью обеспечить их точное соблюдение для серийных регулирующих органов. Поскольку расходная характеристика регулирующего органа зависит от гидравлического сопрротивления трубопроводной сети, в которой он установлен, необходимо иметь возможность корректировать эту характеристику. Регулирующие органы, допускающие возможность такой корректировки, — «регулирующие клапаны ». Они имеют сплошные или пустотелые цилиндрические плунжеры, допускающие изменение профиля для плучения требуемой расходной характеристики.Для облегчения корректировки расходной характеристики выпускают клапана с различными видами пропускной характеристики: линейной и равнопроцентной.

У клапанов с линейной характеристикой увеличение пропуской способности пропорционально ходу плунжера, т.е.

где: а – коэффициент пропорциональности.

У клапаанов с равнопроцентной пропускной характеристикой увеличение пропускной способности пропорционально ходу плунжера и текущему значению пропускной способности, т.е.

ds=a*K v *dh (4)

Различие между пропускной и расходной харктеристиками тем больше, чем больше гидравлическое сопротивление трубопроводной сети. Отношение пропускной способности клапана к пропускной способности сети – гидравлический модуль системы:

n=K vy /K vT (5)

При значениях n>1.5 клапана с линенйной пропускной характеристикой становятся непригодными из-за непостоянства коэффициента пропорциональности a на протяжении всего хода. Для регулирующих клапанов с равнопроцентной пропускной характеристикой расходная характеристика близка к линейной при значениях n от 1,5 до 6. Поскольку диаметр технологического трубопровода Дт обычно выбирается с запасом, может оказаться, что регулирующий клапан с таким же или близким диаметром условного прохода Ду имеет избыточную пропускную способность и, соответственно, гидравлический модуль. Для уменьшения пропускной способности клапанабез изменения его присоединительных размеров заводы-изготовители выпускают клапаны, отличающиеся только диаметром седла Дс.

2. Задание на курсовой проект

Вариант №7

3. расчёт регулирующих клапанов

1. Определение числа Рейнольдса


, где — скорость потока при максимальном расходе

r=988.07 кг/м 3 (для воды при 50 о С) [табл. 2]

m=551*10 -6 Па*с [табл. 3]

Re> 10000, следовательно, режим течения турбулентный.

2. Определение потери давления в трубопроводной сети при максимальной скорости потока

, где , x Мвент =4.4, x Мколен =1.05 [табл. 4]

3. Определение перепада давлений на регулирующем клапане при максимальной скорости потока

4. Определение расчётного значения условной пропускной способности регулирующего клапана:

, где h=1.25 — коэффициент запаса

5. Выбор регулирующего клапана с ближайшей большей пропускной способностью K Vy (по K Vз и Ду):

выбираем двухседельный чугунный регулирующий клапан 25 ч30нжМ

условное давление 1,6 Мпа

условный проход 50 мм

условная пропускная способность 40 м3/ч

пропускная характеристика линейная, равнопроцентная

вид действия НО

материал серый чугун

температура регулируемой среды от –15 до +300

6. Определение пропускной способности трубопроводной сети

7. Определение гидравлического модуля системы

Коэффициент, показывающий степень уменьшения площади проходного сечения седла клапана относительно площади проходного сечения фланцев К=0,6 [табл. 1]

4. профилирование плунжера регулирующего клапана

Требуемая пропускная характеристика регулирующего клапана обеспечивается изготовлением специальной формы поверхности окон. Оптимальный профиль плунжера получается в результате расчёта гидравлического сопротивления дроссельной пары (плунжер – седло) как функции относительного открытия регулирующего клапана.

8. Определение коэффициента гидравлического сопротивления клапана

, где , В=2 для двухседельного клапана

9. Определение коэффициента гидравлического сопротивления регулирующего клапана в зависимости от относительного хода плунжера

,где h=0.1, 0.2,…,1.0 ,

x др — коэффициент гидравлического сопротивления дроссельной пары клапана x 0 =2.4 [табл. 5]

10. По графику на [рис. 5] определяется величина a k для относительного сечения дроссельной пары

Величина m уточняестя по формуле:

.

Определение новых значений m продолжается до тех пор, пока новое максимальное значение m не будет отличаться от предыдущего менее, чем на 5%.

VALVEDIM – программа для расчета пропускной способности и подбора регулирующих клапанов

VALVEDIM – программа для расчета
пропускной способности и подбора
регулирующих клапанов
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow
SIB
Выбор клапана
Для выбора регулирующего клапана необходимо
определить необходимую пропускную способность.
Существует несколько способов расчета пропускной
способности и подбора регулирующих клапанов:
1. Расчет по формулам и выбор по каталогу
2. Расчет с помощью линейки SAUTER и выбор по
каталогу
3. Расчет и выбор с помощью программы VALVEDIM,
содержащей встроенный каталог
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Расчет по формуле
Пропускная способность kv характеризует проток через
сечение регулирующего клапана при постоянном перепаде
давления 1 бар.
G
k
v p
Q
G
[ м3 / час] – расход теплоносителя;
C p t
p [бар] – перепад давления на клапане
kvs – значение пропускной способности при полном открытии
клапана. По рассчитанному значению kv выбирают клапан с
ближайшим значением kvs.
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Расчет kvs с помощью линейки SAUTER
По известной разности температур на калорифере и его
расчетной теплопроизводительности, с учетом перепада
давления на регулирующем клапане получаем искомое
значение пропускной способности.
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Основные виды клапанов
Регулирующий клапан
Двухходовой клапан
Трехходовой клапан
Смесительный
Распределительный
Порты с переменным расходом обозначены черным цветом, с постоянным
расходом – белым цветом.
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Характеристики гидравлических контуров
В идеальных условиях регулирования должна быть линейная
характеристика между перемещением штока клапана и
количеством тепловой энергии, передаваемой теплообменным
аппаратом.
На практике эта характеристика далека от линейной, на нее
оказывают влияние все элементы гидравлического контура.
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Характеристики клапанов
Для сравнения регулирующих клапанов применяют зависимость
относительной пропускной способности от относительного хода
штока.
Sv – управляющее отношение –
отношение номинального протока
через клапан kvs к минимальному
протоку kvr, при котором возможно
регулирование.
Характерные значения Sv для
клапанов SAUTER — >50.
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Характеристики системы регулирования
Характеристика
теплообменного
аппарата
Равнопроцентная
характеристика
клапана
Результирующая
характеристика
системы
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Регулирующая способность клапана
Перепад давления на регулирующем клапане не является
постоянной величиной при изменении положения штока. В
результате внешних воздействий характеристика регулирующего
клапана отклоняется от базовой. Величина отклонения
характеризуется регулирующей способностью или
авторитетом клапана Pv (в некоторых источниках обозначается
как a)
dpv
P
v dpv dpmv
dpv – падение давления на полностью открытом клапане;
dpv + dpmv – падение давления на регулируемом участке.
Регулируемый участок – трубопровод с теплообменным
аппаратом, регулирующим клапаном и прочим оборудованием, на
котором перепад давлений остается постоянным или
колеблется не более ± 10%.
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Регулирующая способность клапана
Чем ниже авторитет регулирующего клапана, тем сильнее
искажается его регулирующая характеристика.
Рекомендуемое значение Pv для хорошего регулирования
расхода – не менее 0,5.
Линейная характеристика
Равнопроцентная характеристика
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Регулирующая способность клапана
Добиться увеличения авторитета регулирующего клапана можно
несколькими путями:
а) снижением гидравлического сопротивления регулируемого
участка за счет увеличения диаметра трубопровода
б) выбором теплообменного аппарата другого типоразмера или
конструкции с меньшей потерей давления
в) сокращением длины регулируемого участка
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Последствия неверного выбора клапана
а) Переразмеренный клапан:
— увеличивается значение
минимально регулируемого расхода
— регулирование производится в
ограниченном диапазоне хода штока,
меньшая точность регулирования
а)
б) Клапан недостаточного размера:
— не достигается требуемый расход
теплоносителя через клапан
— большое падение давления на
клапане требует установки насоса
большей мощности
б)
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Виды гидравлических схем обвязки
Регулирование расхода теплоносителя
dpv dpmv
dpv dpmv
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Виды гидравлических схем обвязки
Регулирование температуры теплоносителя
dpv dpmv
dpv 3кПа
Pv 1
dpv 3кПа
Pv 1
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Расчет и подбор с помощью
программы VALVEDIM
Компания SAUTER разработала
специальную программу VALVEDIM
для выбора регулирующих
клапанов, содержащую встроенный
каталог
Программа находится в свободном доступе на сайте
http://www.sauter-controls.com
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Расчет и подбор с помощью
программы VALVEDIM
Программой предусмотрено три базовых варианта подбора
клапана:
— по расходу и перепаду давления
— по типу гидравлического контура
— по каталогу (предварительный подбор)
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Вариант 1: по расходу
и перепаду давления
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Вариант 2: по типу
гидравлического контура
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Вариант 2: авторитет
клапана
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Вариант 3: подбор
клапана по каталогу
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
Вариант 3: подбор
привода по каталогу
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow SIB
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
SAUTER
Valveco VDL
Roadshow
SIB

Регулирующий клапан трёхходовой. Устройство, монтаж, нормы

   Трёхходовой клапан с электроприводом — это трубопроводная арматура, предназначенная для качественного и количественного регулирования. Трёхходовые клапаны выполняют функцию исполнительного устройства в схемах автоматизации систем теплоснабжения зданий. Управляют клапаном с помощью электропривода, по сигналу электронного регулятора, либо от центральной системы диспетчеризации. Работа трёхходового клапана основана на создании в циркуляционном кольце контуров с постоянным и переменным гидравлическим режимом, за счёт разделения одного потока или смешения двух потоков теплоносителя.

Сфера применения :
 — В автономных котельных трёхходовые клапаны применяются для управления системами отопления и горячего водоснабжения.
 — В схемах обвязки приточно-вытяжных установок, трёхходовые клапаны используют для управления процессом нагрева и охлаждения воздуха.
 — В бытовых двухконтурных котлах трёхходовой клапан, переключает подачу теплоносителя в контур с большим приоритетом, например для пикового нагрева воды или покрытия отопительной нагрузки.
 — В тепловых пунктах присоединённых к сетям централизованного теплоснабжения, смесительный трёхходовой клапан широкого применения не нашёл из-за невозможного ограничения расхода теплоносителя при сохранении коэффициента смешения, а разделительный трёхходовой клапан из-за перепуска теплоносителя из подающего трубопровода, в обратный.

Устройство трёхходового клапана

   Устройство трёхходового клапана седельной конструкции — на поступательно перемещающемся штоке закреплен затвор, который в крайнем верхнем положении перекрывает патрубок A, полностью открывая патрубок B, а в крайнем нижнем положении перекрывает патрубок B, полностью открывая патрубок A. Независимо от положения штока, расход теплоносителя через патрубок AB не изменяется (при условии правильного подбора клапана). Седельные трёхходовые клапаны управляются линейными электроприводами с поступательно перемещающимся штоком. Выбирая привод регулирующего клапана, следует иметь ввиду, что у большинства седельных клапанов при перемещении штока в низ, прямой ход (A) — открывается, а байпасный (B) — закрывается.
   Конструкция затвора седельного клапана зависит от необходимого закона регулирования по каждому из ходов и того предназначен клапан для разделения, либо для смешения потока. Порты B и A в седельных клапанах, могут иметь различную конфигурацию пары затвор – седло, что позволяет создать различную регулировочную характеристику для каждого из портов в зависимости от потребности объекта регулирования. По сравнению с поворотным, седельный трёхходовой клапан обеспечивает более высокую точность регулирования, большую плотность перекрытия потока, способен работать при высоких температурах и перепадах давления регулируемого потока, но и цена его значительно выше.

Устройство поворотного трёхходового клапана:
   Устройство трёхходового клапана поворотной конструкции — на радиально вращающемся штоке c углом поворота 90° закреплён затвор, перекрывающий в крайнем левом положении порт B, а в крайнем правом – порт A. Независимо от положения штока, расход теплоносителя через порт AB остаётся постоянным (при условии правильного подбора клапана).
Поворотные трёхходовые клапаны управляются ротационными приводами с радиально вращающимся штоком.

   В конструкции трёхходового клапана предусмотрено три патрубка (хода):
 1. прямой ход, обозначается литерой — A – расход воды может изменяться в пределах от нулевого до максимального (AB) – патрубок может быть полностью перекрыт;
 2. байпасный ход (перпендикулярный), обозначается литерой – B – расход воды может изменяться в пределах от нулевого до максимального (AB) – патрубок может быть полностью перекрыт;
 3. общий вход/выход, обозначается литерами — AB – расход воды колеблется в зависимости от авторитета клапана, но полностью патрубок перекрыт быть не может.

   По типу присоединения к трубопроводу выпускают фланцевые трёхходовые клапаны и резьбовые. На трубопроводах с диаметром условного проходом до 65 мм, рабочим давлением до 16 бар и температурой до 130°C, как правило, устанавливают клапаны с резьбовым присоединением, а в остальных случаях с фланцевым.

Принцип работы трёхходового клапана

   Принцип работы трёхходового клапана заключается в разбивке циркуляционного кольца на контур с постоянным и переменным гидравлическим режимом. К патрубку с постоянным гидравлическим режимом присоединяют потребителей нуждающихся в качественном регулировании, а к патрубкам с переменным режимом, ветви с количественным регулированием.
   Основным отличием в работе трёхходовых клапанов, по сравнению с двухходовыми клапанами, является то, что при любом положении штока, расход через патрубок с постоянным гидравлическим режимом практически не изменяется, — клапан не может прекратить подачу теплоносителя. Патрубок с постоянным гидравлическим режимом на схемах обозначают литерами AB, а патрубки с переменным режимом литерами А и В.
   Упростить для понимания принцип работы трёхходового клапана, можно схематически заменив его двумя двухходовыми клапанами, работающими реверсивно, то есть открытие одного — приводит к закрытию другого. На схеме смесительный трёхходовой клапан заменён двумя двухходовыми клапанами.

    Все трёхходовые клапаны, по принципу действия делятся на смесительные и разделительные.
   Смесительный трёхходовой клапан — имеет два входа и один выход. Применяется, для качественного регулирования в системах отопления, за счёт смешения двух потоков теплоносителя с различной температурой. Качественное регулирование с поддержанием заданной температуры теплоносителя выходящего из порта AB, достигается изменением пропорции между теплоносителем поступающим из порта А и порта B. Некоторые типы смесительных трёхходовых клапанов, при соответствующей схеме установки, обеспечивают разделение потока.
   Разделительный трёхходовой клапан (распределительный) — имеет один вход и два выхода. Применяется, как правило, для количественного регулирования за счёт разделения потока теплоносителя, в схемах подогрева воды систем горячего водоснабжения, а также в узлах обвязки воздухонагревателей и воздухоохладителей. Вход распределительного клапана обозначают литерами AB, а выходы A и В.

Схемы установки трёхходовых клапанов

Схемы с трёхходовыми клапанами применяют в узлах управления:
   — Подключенных к безнапорному коллектору;
   — С низким перепадом давлений на вводе от источника тепла;
   — Температурным режимом источника тепла идентичным температурному режиму потребителя;
   — С необходимостью поддержания постоянной циркуляции в одном из контуров;
   — С необходимостью качественного регулирования за счёт смешения двух потоков теплоносителя;
   — С необходимостью количественного регулирования за счёт разделения потока теплоносителя.

   В тепловых пунктах присоединённых к сетям централизованного теплоснабжения, схемы установки смесительных трёхходовых клапанов не нашли широкого применения, из-за невозможного ограничения расхода теплоносителя c одновременным сохранением коэффициента смешения, а разделительные трёхходовые клапаны, из-за перепуска теплоносителя из подающего трубопровода в обратный.

 

   Обеспечивает качественное регулирование у потребителя. При этом расход теплоносителя у потребителя постоянный, а расход через источник может быть полностью перекрыт. Применяется в котельных для управления системой отопления присоединённой к безнапорному коллектору или гидравлическому разделителю (гидравлической стрелке). Насос во вторичном контуре обеспечивает циркуляцию через потребителя и через источник.

 

 

 

  В случае прямого присоединения к источнику тепла на байпасном трубопроводе трёхходового клапана, подключённому к порту B, следует установить балансировочный клапан с гидравлическим сопротивлением, равным сопротивлению источника тепла. В противном случае расход теплоносителя в патрубке AB может существенно изменяться в зависимости от хода штока. Также следует иметь ввиду, что данная схема не исключает полного прекращения циркуляции теплоносителя через источник тепла, при подключении без гидравлического разделителя и собственного циркуляционного насоса в контуре источника.

 


 

   Не рекомендуется подключение трёхходового клапана по данной схеме к напорному коллектору или тепловым сетям, без устройств дросселирующих избыточный напор. В противном случае расход теплоносителя через патрубок AB может изменяться в широком диапазоне.

 

 


 

  Если по условиям работы источника допускается или даже приветствуется перегрев обрата, избыточный напор устраняют устройством перемычки параллельной подмесу трёхходового клапана в контуре источника.

 

 

 

Схема установки разделяющего трёхходового клапана

    Обеспечивает количественное регулирование у потребителя — за счёт изменения расхода теплоносителя. Применяется, если по условиям эксплуатации источника тепла допускается перепуск теплоносителя в обратный трубопровод и не допускается прекращение циркуляции в контуре источника. Данная схема установки трёхходового клапана, получила широкое применение в узлах нагрева воды и воздуха, подключённых от автономной котельной. Для увязки гидравлических контуров, потери напора на балансировочном клапане в байпасной линии, должны равняться потерям напора у потребителя. Данная схема установки трёхходового клапана предназначена для подключения к трубопроводу с избыточным напором. Циркуляция теплоносителя в контуре потребителя обеспечивается за счёт избыточного напора созданного циркуляционным насосом в контуре источника тепла.

 Схемы установки смешивающего трёхходового клапана на разделение

   Обеспечивает количественное регулирование у потребителя с использованием смесительного трёхходового клапана. Применяется если по условиям эксплуатации не допускается прекращение расхода в контуре источника, а перепуск теплоносителя из подающего трубопровода в обратный — допустим. Подобные схемы подключения трёхходовых клапанов получили широкое распространение в обвязке воздухонагревателей и воздухоохладителей, а также в узлах подогрева воды установленных в автономных котельных.
На подмешивающем патрубке трёхходового клапана рекомендуется установить балансировочный клапан с гидравлическим сопротивлением равным, сопротивлению потребителя. Циркуляция через потребителя и байпас осуществляется за счёт избыточного напора в контуре источника. При правильном подборе клапана и гидравлической увязке байпаса с контуром потребителя, расход через источник тепла постоянный, а в контуре потребителя — переменный.


   Так как, поток воды движется в направлении противоположном направлению потока в смешивающем клапане, на некоторых клапанах возможно увеличение шума и вибрации, а также снижение допустимого перепада давлений на клапане. Схема установки смешивающего трёхходового клапана для разделения к гидравлической стрелке При подключении узла с разделяющим трёхходовым клапаном к источнику тепла непосредственно или безнапорному коллектору, в подающем или обратном трубопроводе необходимо установить циркуляционный насос. Насос может быть общим для нескольких контуров.

 

  Схему подключения трёхходового клапана разделяющего поток, с дополнительным байпасом в контуре потребителя, параллельным подмешивающей линии, используют при условии превышения температурного режима источника над температурным режимом потребителя. Особенность данной схемы в том, что расходы в контуре источника и потребителя будут постоянными, а к потребителю не поступит перегретый теплоноситель. У потребителя будет обеспечено качественное регулирование. Для работы данной схемы необходима установка насоса в контуре потребителя и в контуре источника.

 

 

Технические характеристики трёхходовых клапанов

Пропускная способность трёхходового клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Как правило, значение коэффициента пропускной способности по ходу A-AB и B-AB у трёхходового клапана одинаково.

DN трёхходового клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Все три патрубка клапана имеют одинаковый номинальный диаметр. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду трёхходового клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

PN трёхходового клапана — номинальное давление — наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру клапана. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Динамический диапазон регулирования, это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.

Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м3/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.

Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.

Авторитет трёхходового клапана — равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:
 A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
 A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
 A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.

Расходная характеристика трёхходового клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан, от изменения относительного хода штока регулирующего клапана, при постоянном перепаде давления на нём. Тип расходной характеристики определяет форма пары затвор — седло.
Расходная характеристика регулирующего клапана

Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода.

Равнопроцентная расходная характеристика (логарифмическая) — зависимость относительного прироста расхода от относительного прироста хода штока — логарифмическая.

Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе).

Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

 

Линейно/линейная характеристика трёхходового клапана:

  Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

 

 

 

Логарифмическо/логарифмическая характеристика трёхходового клапана:

  Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

 

 

 

 

Логарифмическо/линейная характеристика трёхходового клапана:


   Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

 

 

 

Рассчёт и подбор

  Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:
 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики:

   Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

   Линейно/линейная. Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.
   Логарифмическо/логарифмическая. Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.
   Логарифмическо/линейная. Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета:
   Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.
10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:
 A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
 A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
 A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

   Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.
Определив оптимальный диапазон авторитетов и расходную характеристику, определяют допустимый диапазон потерь давления на трёхходовом клапане и переходят к определению его пропускной способности.

Расчёт пропускной способности:
   Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов. Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода:
   Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:
  — Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  — Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  —  В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  — От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  — Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
 —  Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
 Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации:
   Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.
Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:
 — Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
 — Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.

   Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.

   Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.
  В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:
 «Нет» — кавитации точно не будет.
 «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
 «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума:
   Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

Установка и монтаж трёхходового клапана

Правила установки трёхходовых клапанов:
  — До и после клапана следует установить манометры.
  — Перед трёхходовым клапаном должен быть установлен сетчатый фильтр.
  — Корпус не должен испытывать нагрузок кручения, растяжения, изгиба или сжатия.
  — Направление стрелки на корпусе должно совпадать с направлением потока среды в месте установки.
  — Для оптимального регулирования перед смешивающим трёхходовым клапаном необходимо дросселировать избыточный напор.
  — Муфтовую арматуру, в тепловых пунктах присоединённых к тепловым сетям, допускается устанавливать только по согласованию с теплоснабжающей организацией.
  — Установку трёхходового клапана следует выполнять на горизонтальном или вертикальном трубопроводе, таким образом, чтобы клапан не находился над электроприводом, если иное не оговорено инструкцией по монтажу.
  — Различные производители представляют различные данные, но в среднем, рекомендуется выдерживать прямые участки 5DN перед и 10DN после регулирующего клапана. В противном случае характеристики клапана могут отличаться от заявленных в техническом описании.

Последовательность паковки резьбового соединения

1. Взять прядь льняного волокна с таким количеством нитей, чтобы в скрученном состоянии её диаметр были примерно равен глубине резьбы на монтируемом элементе. Длина пряди должна обеспечивать количество подмотки в 1,5-2раза превосходящее число витков резьбы.
2. Отступив примерно 50-70 мм от начала пряди, следует слегка скрутить её, уложить в первый виток резьбы и удерживая её рукой, плотно намотать длинную ветвь пряди по часовой стрелке, укладывая её в каждый виток резьбы.
3. Дойдя до конца резьбы, продолжить намотку вторым слоем, перемещая витки к началу резьбы. Длина второго слоя намотки должна быть примерно равна 2/3 длины резьбы.
4. Оставшийся конец пряди (50-70мм) намотать аналогично по часовой стрелке, укладывая от конца резьбы к её началу.
5. Нанести слой герметика поверх подмотки.
6. Навернуть рукой сопрягаемые элементы. При правильной подмотке, монтируемый элемент должен завернуться на 1,5-2 оборота.
7. Гаечным ключом или динамометрическим продолжить наворачивание элемента. В случае, когда монтируемому элементу необходимо придать определённое положение, закончить наворачивание в необходимом для этого элемента положении.

Требования норм, касающиеся трёхходовых клапанов

   Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации трёхходовых клапанов. Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к трёхходовым клапанам применяемым в промышленности и технологических установках.
ДБН В.2.2-15 Жилые здания

Пункт 5 — ДБН В.2.2-15 Жилые здания
Инженерное оборудование зданий

СНиП 2.04.05 Отопление вентиляция и кондиционирование

Пункт 3.15 — Глава 3 Отопление
Системы отопления следует проектировать с установкой автоматических регуляторов теплового потока на абонентском вводе тепловой сети или в местной котельной. Если планировка здания позволяет расчленить систему отопления на фасадные ветви, обогревающие помещения одной ориентации, то регуляторы теплового потока должны устанавливаться на каждой фасадной ветви.
В системах отопления зданий, строящихся в районах, где имеются или проектируются объединенные диспетчерские системы, следует предусматривать устройства для получения и передачи на диспетчерский пункт информации об основных параметрах системы отопления в объёмах, определяемых службой диспетчеризации.

Пункт 3.16 — Глава 3 Отопление

Системы отопления общественных и производственных зданий с фиксированной продолжительностью рабочего дня должны проектироваться с устройствами уменьшения теплового потока в нерабочее время.

ГОСТ 12.2.063-81 Общие требования безопасности. Арматура промышленная трубопроводная
ГОСТ 12893-83 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия
ГОСТ 23866-87 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Основные параметры
ГОСТ 24856-81 (ISO 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения
ГОСТ 4666-75 Маркировка и отличительная окраска. Арматура трубопроводная

 

 

 

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua

Как поставить трехходовой клапан на теплый пол?

Выбираем надежный трехходовой клапан для теплого пола: виды и особенности + правила подключения

Я приветствую моего уважаемого постоянного читателя! Современные инженерные системы призваны сделать нашу жизнь более комфортной. Но они же требуют применения новых технических решений и устройств. Эта статья – об одном из таких устройств. В этой статье речь пойдет о том, для чего нужен и как работает трехходовой клапан для теплого пола.

Что это такое и для чего он нужен

Оптимальный современный способ обогрева – устройство в доме теплого пола. Теплый пол позволяет равномерно обогреть все помещение снизу и не тратить тепло на нагрев воздуха под потолком, обогреть только нужные комнаты или даже их отдельные участки. Обогрев с помощью системы теплого пола позволяет сэкономить до 30% топлива и финансов по сравнению с напольным и настенным отоплением.

В системе теплого пола используется теплоноситель с максимальной температурой +45 °С, а котлы нагревают теплоноситель до температуры 80…90 °С. Поэтому для обеспечения нужной температуры теплоносителя необходимо устройство, смешивающее горячую воду из котла и холодную воду из обратки. Для пола очень важно не превышать температуру теплоносителя. В качестве этого устройства в коллекторном узле и используется смешивающий трехходовой клапан.

Назначение и область применения

Трехходовой клапан применяется для регулирования температуры теплоносителя в трубопроводах, залитых в стяжку пола.

Теплые полы у нас пока еще не очень широко распространены, в основном их монтируют в частных домах. Но люди постепенно понимают надежность такого варианта отопления и видят экономию, и теплые полы постепенно завоевывают популярность как в общественных, так и офисных и административных зданиях.

Если взвесить все плюсы и минусы применения теплых полов, то значительная экономия перевешивает дороговизну и сложность монтажа всей системы.

Характеристики

Характеристики смесительных клапанов включают в себя:

  1. Способ управления – механический или с помощью электропривода.
  2. Диаметры патрубков.
  3. Рабочее давление. Все трехходовые регуляторы рассчитаны на давление не меньше 1,6 МПа, а в частном доме в системе отопления пола давление не превышает 0,2-0,3 МПа, поэтому при покупке любой клапан по номинальному давлению подходит для частного дома.
  4. Пропускную способность.

Из каких материалов изготавливают

Трехходовые смешивающие клапаны изготавливают из следующих материалов:

  • Латунь. Сплав меди с добавлением цинка не подвержен коррозии, латунная арматура прочна, долговечна. Иногда латунные изделия покрывают хромом или никелем – в эстетических целях, так как металл темнеет со временем. Это самый распространенный материал для регулирующих устройств отопления в жилых домах.
  • Бронза. Также сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием. По качеству не уступает латуни, но встречается редко.
  • Нержавеющая сталь. Отличный материал для регулирующей арматуры. Ее долговечность, стойкость к коррозии и прочность выше, чем у латуни. Но нержавейка дороже, и использовать такие регуляторы в частном доме не имеет смысла.

Для регулирующих трехходовых клапанов используют также титан, углеродистую сталь с защитным покрытием, но это скорее варианты для промышленности. Керамику не применяют, она не выдерживает бесконечных срабатываний. Изредка встречаются дешевые изделия из силумина – сплава алюминия и кремния. По качеству изделия из силумина не выдерживают никакой критики – они очень быстро выходят из строя.

Практически всегда для монтажа систем теплого пола в частном доме используют латунные трехходовые вентили.

Принцип работы и устройство

Для регулирования степени нагрева теплоносителя в системе теплого пола применяется смесительный трехходовой клапан, имеющий один выход и два входа. Принцип действия: в устройство поступают два потока – горячая и холодная вода – и автоматически смешиваются в определенной пропорции.

Пропорция определяется настройкой терморегулятора. Клапан не меняет давление в трубопроводе (кроме незначительных потерь при прохождении воды через арматуру). Бывают модели с электроприводом – они позволяют очень точно регулировать температуру теплоносителя.

Конструкция клапана включает в себя корпус, регулирующие элементы (золотники), соединенные со штоком, термоголовку, управляющую штоком и через его движение золотниками. В корпусе имеются седла с уплотнителями. При повороте штока жестко связанные с ним золотники приоткрывают или перекрывают потоки холодной или горячей воды, меняя температуру воды на выходе из вентиля.

Шток поворачивает термоголовка, которая срабатывает при повышении и понижении температуры выходящего теплоносителя. Устройства с электроприводом срабатывают от автоматики: она включается, если поступает команда от датчиков температуры.

Существуют трехходовые клапаны, в основу конструкции которых взят шаровой кран. Регулирующий орган здесь имеет форму шара или сектора с отверстием сложной формы. Шток в таких приводах вращается.

Преимущества и недостатки

Преимущества трехходовых смешивающих клапанов:

  • Простая конструкция.
  • Стабильное регулирование.
  • Надежность.
  • Герметичность.
  • Достаточная точность регулировки (максимум точности – до 1°С).
  • Долговечность.
  • Относительно компактные габариты.

Самое большое достоинство применения трехходовых клапанов – трубопроводы и соответственно стяжка и покрытие пола не перегреваются, что предотвращает преждевременный выход из строя стяжки и покрытия.

Недостатки:

  • Гидравлическое сопротивление трехходовых конструкций выше, чем у обычного двухходового вентиля.
  • Конструкция корпуса и золотника допускает наличие застойных зон – периодически придется демонтировать устройство и очищать от окалины, мусора, органических примесей.
  • Недостаточная точность регулировки температуры в помещении. Регулировочный клапан достаточно точно регулирует только температуру выходящего теплоносителя, а температуру обогреваемого помещения – приблизительно.

Чтобы обеспечить комфортный уровень отопления, придется подбирать соотношение температуры выходящего потока и температуры в помещении «методом тыка». К сожалению, трубопроводы теплого пола намного больше радиатора, и точность регулировки обеспечить невозможно. Еще больше усложняет ситуацию инерционность теплого пола – 100-миллиметровая цементная стяжка прогревается очень медленно.

Но если стоически относиться к медленному нагреву или охлаждению помещения, то клапан с механической регулировкой вполне подходит для применения в системе отопления частного дома или квартиры.

Намного больший комфорт обеспечивают клапаны с электрическим приводом, управляемые системой «умный дом» с датчиками температуры в каждой комнате. Но такие устройства очень дороги.

Виды

Трехходовые клапаны подразделяются по принципу действия. Бывают разделительные и смесительные клапаны. В системах теплого пола (и в радиаторах) применяются смесительные устройства, регулирующие температуру выходящего теплоносителя путем смешивания холодной и горячей воды.

По способу приведения в действие трехходовые устройства бывают:

  1. Ручные. Встречаются очень редко, стоят недорого. Удобны, если теплые полы смонтированы в 1-2 комнатах – например, ванной и детской.
  2. Автоматические.

В ручных положение штока и регулировка температуры выходящей воды регулируется вручную рукояткой. В автоматических движением штока управляет либо термоголовка, либо электропривод, управляемый автоматикой с термодатчиками.

Автоматические клапаны бывают:

  • Самый простой вид – с термостатической головкой. Срабатывают при увеличении температуры (реагируют на повышение давления). Такие устройства используют для радиаторов. Жидкость в приводе при увеличении температуры расширяется и приводит в действие шток.
  • С термостатической головкой и выносным датчиком.
  • С электроприводом. Шток приводится в движение при помощи электродвигателя. Двигатель управляется контроллером, на который поступают сигналы с температурных датчиков. Привод может управлять клапаном с помощью соленоида (магнита) или механической передачи (сервопривода).
  • На производстве в системах с большими давлениями и диаметрами используются пневматические или гидроприводы.

Виды клапанов приведены на фото:

Маркировка клапанов

Трехходовые клапаны маркируются буквами и цифрами:

  • Название фирмы.
  • Серия и номер модели (например, VTA 321).
  • Условный диаметр в мм (DN 20).
  • Температурный режим, например 20-45С – режим от 20 до 45 °С.
  • Пропускная способность в м³ – KVS 1,6 – 1,6 м³/час.

Пример маркировки клапана фирмы ESBE выглядит следующим образом:

ESBE VTA 321 DN 20 20-45C, kvs 1,6

Типоразмеры: ½», ¾», 1″, 1¼» и так далее либо в мм – 15, 20, 25 мм и т.д.

Срок службы

Срок службы в первую очередь зависит от качества самого клапана, во вторую – от числа срабатываний. Можно рассчитывать на то, что клапан прослужит 10 лет и больше. Чаще выходят из строя термоголовки и электроприводы.

Как выбирать

Устройство теплого пола даже в частном доме – достаточно сложная инженерная система с неоднозначным результатом. При некачественной регулировке вся выгода может исчезнуть, поэтому нельзя экономить на коллекторном узле и регулировочной арматуре. Хорошие трехходовые клапаны недешевы, на рынке или в интернете велика вероятность приобрести некачественную продукцию.

Для системы теплого пола лучше покупать оборудование в гипермаркете или специализированном магазине. Сертификат должен быть обязательно! Или паспорт с «мокрой» печатью и заполненной гарантией. Чек нужно сохранить.

Обычно покупают изделия из латуни. Клапаны из нержавеющей стали стоят дороже и реже продаются. Силумин не стоит даже рассматривать – изделия из него плохо переносят постоянные открытия-закрытия, а регулировочная арматура стоит немало.

При покупке в магазине необходимо осмотреть клапан – чтобы не было сколов, трещин, замятий. Нужно постараться заглянуть внутрь клапана – на латунных изделиях без покрытия внутренняя часть должна быть золотистой (а не бело-серебристой, как у силумина). Можно сориентироваться по весу. Силуминовые изделия весят намного меньше латунных – плотность латуни примерно в три раза больше, чем у силумина.

Популярные производители

На первом месте по качеству – продукция шведской фирмы ESBE. Фирма более ста лет выпускает трубную арматуру различного назначения. Второе место занимает американская компания Honeywell. Распространена арматура фирм HEIMEIER, HERZ, Navien, Danfoss, Mut, Oventrop, Siemens. Стоимость этих изделий опережает качество. Более приемлемая цена у продукции совместного итальянско-российского производителя Valtec.

Примерная цена

Таблица выше это цены на Трехходовой клапан с термоголовкой. Чтобы узнать, сколько стоит оборудование в вашем регионе, лучше обратиться в ближайший строительный гипермаркет. Примерные цены на трехходовой клапан с электроприводом:

Правила монтажа и эксплуатации

Монтаж трехходового клапана в систему теплого пола частного дома не слишком сложен, его вполне можно выполнить своими руками. Необходимо точно придерживаться инструкции, она прилагается производителем к каждому изделию.

На всех вводах-выводах трехходового клапана выбиты буквы:

  1. А – подача основного теплоносителя (горячей воды). Обычно этот участок находится на одной оси с выходным патрубком.
  2. С – второй ввод в вентиль. Обычно располагается перпендикулярно оси движения теплоносителя.
  3. АВ – выход. Находится на одной оси с основным вводом.

При монтаже оборудования следует предусмотреть возможность демонтажа и осмотра – к клапану должен быть свободный доступ.

Необходимые инструменты и материалы

Для монтажа трехходового клапана понадобится:

  • Два разводных гаечных ключа.
  • Накидные гайки-американки, укомплектованные прокладками.
  • Возможно, лента ФУМ.

Ход работ

Клапан в систему устанавливают при помощи накидных гаек-американок. Перед установкой очищают торцы труб (точнее, фитинги на торцах труб) от грязи, заусенец, песка, пыли. То же проделывают с патрубками клапана. Проверяют наличие прокладок в гайках. Накручивают гайки на патрубки и слегка затягивают. При этом одним гаечным ключом закручивают гайку, вторым придерживают вентиль. Перед клапаном необходимо подсоединить механический фильтр.

Важно правильно расположить вентиль: ко вводу А подсоединяют трубопровод горячей воды; В – байпас от обратки; АВ – коллектор, к которому подходят трубопроводы отопления.

При установке привод не должен находиться над клапаном.

Видео по монтажу

На видео можно увидеть все тонкости правильной установки трехходового клапана для теплого пола.

Особенности эксплуатации

Перед клапаном следует в обязательном порядке установить фильтр.

Ошибкой будет установка клапана с термоголовкой в систему, регулирующую теплый пол в нескольких комнатах или расположенную в другом помещении (и в плотно закрытом распределительном шкафу). Необходимо устанавливать оборудование с выносными датчиками, расположенными в отапливаемой комнате.

Частые ошибки и проблемы при установке

Самая существенная ошибка при установке трехходового регулировочного клапана – неверно подсоединить трубопроводы с входящим и выходящим теплоносителем (например, когда к патрубку для ввода присоединяют трубу для подачи теплоносителя в отопительный контур). Необходимо быть внимательным при установке оборудования. На патрубках буквами указано назначение каждого отвода, при неправильном подсоединении трехходовой клапан работать не будет.

Необходимо точно соблюдать рекомендации производителя по длине прямых участков до и после вентиля, иначе работа регулятора будет нарушаться, а гарантия на такое оборудование не распространяется.

Советы специалистов

Перед выбором регулирующего оборудования необходимо определиться, какую площадь требуется обогреть. Если будет отапливаться ванная, часть пола спальни или детской комнаты, нет необходимости приобретать арматуру с термоголовкой – проще использовать трехходовой вентиль с ручным управлением, чем устанавливать полноценный дорогой смесительный узел.

Стоимость смесительно-распределительного узла с запорной и регулирующей арматурой, коллектором, манометром, краником Маевского превышает стоимость всех трубопроводов (если они выполнены из полимера, а не из дорогой меди).

Если система теплого пола включает несколько помещений, то необходимо перед монтажом заказать проект у квалифицированного инженера-сантехника – в нем будут указаны характеристики клапана. При большой площади теплых полов и большом количестве комнат понадобится один или несколько смесительных узлов.

Схема подключения каждого узла включает в себя коллектор – распределительную гребенку, к которой присоединены трубопроводы отопления. Перед коллектором устанавливается трехходовой смесительный вентиль и насос. Клапан может быть с термоголовкой или с датчиками, контроллером и электроприводом.

Я прощаюсь с моим уважаемым читателем. Желаю вам использовать полезную информацию, полученную из статьи, на практике при устройстве теплого пола у себя дома. Подписывайтесь на обновления сайта, приводите на сайт друзей, делитесь интересной информацией с друзьями в соцсетях.

Расчёт и Подбор Трёхходового клапана

Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Методика расчёта трёхходового клапана

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:

  • 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
  • 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
  • 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
  • 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
  • 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики

Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная. Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая. Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная. Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета

Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:

Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.

Определив оптимальный диапазон авторитетов и расходную характеристику, определяют допустимый диапазон потерь давления на трёхходовом клапане и переходят к определению его пропускной способности.

Расчёт пропускной способности

Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода

Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:

  • Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  • Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  • В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  • От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  • Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
  • Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
  • Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

  • Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
  • Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
  • Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.
  • Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

  • «Нет» — кавитации точно не будет.
  • «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
  • «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

Как устроен смеситель для теплого пола – принцип работы, виды, правила установки

Для создания комфортного микроклимата в современных домах требуются новые, более эффективные системы отопления, одной из которых является «теплый пол». Подобные обогревательные узлы могут быть разного вида в зависимости от нагревательного элемента, однако внимания заслуживают электрические и водяные системы. В них горячая вода циркулирует по предварительно проложенному контуру, а нагревательный элемент равномерно распределяет тепло. Чтобы система работала более эффективно, требуется установка смесителя для теплого пола.

Назначение смесительного узла

В отличие от системы отопления с радиаторами, в которой теплоноситель следует нагревать до 80-90 градусов, напольный обогрев нуждается в более низкой температуре, не выше 40 градусов. В этом случае нахождение на полу будет комфортным, а риск получения ожогов минимальным. Смесительная группа создает определенные условия, благодаря которым нагреватели скрытого типа полноценно выполняют свою функцию.

Смесительный узел системы «теплый пол» является незаменимой составляющей, которая дает возможность подключения коллектора. Коллекторная установка позволяет смешивать горячую и холодную воду, тем самым создавая комфортный микроклимат в помещении. Но коллекторный узел для теплого пола также можно использовать как самостоятельный регулировочный аппарат.

В систему отопления врезают определенное насосное оборудование, которое обеспечивает принудительную циркуляцию воды по контуру «теплого пола». Большая часть такого оборудования оснащена двухходовыми или трехходовыми дросселями питания, которые регулярно добавляют холодную воду из обратного трубопровода в теплоноситель.

Преимущественные характеристики смесителя

Узел смешения для теплого пола имеет несколько преимущественных моментов, которые делают его более эффективным и популярным. Среди них особое внимание привлекает следующее:

  • Система «теплый пол» со смесительным узлом потребляет на 50% меньше электроэнергии, чем электрические скрытые обогреватели.
  • Термосмеситель регулирует температуру нагревательного устройства, не позволяя ей подниматься до максимальных пределов. Применение теплого пола полностью безопасно для всех обитателей дома, так как риск получения сильного ожога сводится к нулю, поскольку узел подмеса для теплого пола исключает подобные случаи.
  • Система со смесительной группой для теплого пола может эксплуатироваться до полувека, несмотря на то, что теплоноситель имеет свойство изнашиваться. По сравнению с устройствами, имеющими аналогичные функции, теплый пол со смесительным узлом считается более выгодным. Соблюдение технологии укладки нагревательного блока позволяет увеличить срок службы всей системы.
  • Система полностью соответствует гигиеническим и санитарным требованиям. Ухаживать за скрытым блоком достаточно просто, а регулярный подогрев способствует быстрому испарению влаги, следовательно, грибок и плесень в такой системе не образуются.
  • Уровень нагрева системы может регулироваться в зависимости от уличных показателей температуры. Это возможно благодаря наличию статического термоклапана, подключенного к регулятору.
  • Ручное управление позволяет самостоятельно регулировать работу смесительного узла.
  • В системе может использоваться режим ограничения, благодаря которому в помещении поддерживается комфортный микроклимат. Терморегулятор позволяет устанавливать определенные температурные значения, а устройство поддерживает их. Следовательно, теплоноситель не будет сильно охлаждаться или перегреваться.

Основные функции смесителя и принцип его работы

С помощью насосно-смесительной группы для теплого пола теплоноситель циркулирует по системе и осуществляется его регулировка. Основными составляющими являются:

  • Циркуляционный насос, с помощью которого теплоноситель принудительно движется по контуру системы «теплый пол».
  • Термостатический двухходовой клапан, который подает в систему тепловой источник дол достижения определенных температурных значений.

Описание разных типов коллекторов

Смесительный коллектор для теплого пола является основной составляющей прибора, отвечающего за регулировку подачи воды. Эта составляющая имеет несколько разновидностей.

Тип № 1

Основную функцию этой модели выполняет трехходовой клапан, он смешивает новый теплоноситель, поступающий из котла, с тем, который имеет более низкую температуру. Его дросселя чаще всего имеют сервопривод, который необходим для управления работой термостата и погодозависящих датчиков.

Этот тип можно назвать самым оптимальным вариантом смесителя для теплого водяного пола, хотя нельзя не учитывать его недостатки. Во-первых, сигнал терморегулятора может привести к полному открытию клапана. В результате этого в трубопровод поступит большое количество воды, нагретой до температуры 85-90 градусов. Такие перепады чаще всего провоцируют разрыв теплоносителя в результате сильного повышения давления.

Во-вторых, регуляционная установка имеет повышенную пропускную способность. Это делает затруднительным процесс регулирования температурных условий, следовательно, обогрев помещений будет малоэффективным.

Несмотря на эти недостатки, теплый пол со смесительным узлом такого типа эффективно обогревает помещения, имеющие достаточно большую площадь.

Тип № 2

Этот тип смесителя для коллектора теплого пола основан на работе двухходового регулировочного клапана. В отличие от первого варианта смешивание воды происходит постоянно, а не по сигналу термодатчика. Следовательно, температурный режим напольной поверхности не превышает заданные показатели.

Особенностью двухходового клапана является малая пропускная способность, это означает, что температурные условия будут регулироваться стабильно и постепенно.

Недостатком такого типа является ограничение отапливаемой площади. Специалисты не рекомендуют устанавливать системы нагрева скрытого типа с таким смесительным узлом в помещения площадью не более 200 квадратных метров.

Описание коллекторной распределительной установки

Одной из важных элементов системы «теплый пол» является коллектор. Именно он регулирует режим нагревательных элементов и распределяет теплоноситель, нагретый до определенной температуры, по отопительному контуру.

Для полноценной и эффективной работы коллектора требуется установка дополнительных элементов, включая термоклапаны и расходомеры. Поэтому не рекомендуется заниматься самостоятельной сборкой смесительного узла для теплого пола без насоса. Лучше всего доверить выполнение монтажных и установочных работ профессиональному мастеру. Он правильно подберет комплектующие детали для сборки коллекторного блока.

Процесс монтажа

Подключать системы подобного типа должны именно специалисты или сервисные работники компании, поставляющей и реализующей смесители для системы «теплый пол». Однако для общего ознакомления можно изучить процесс ввода узла в работу. Кроме того эту информацию должны изучить домашние мастера, которые планируют самостоятельно выполнить работу подобного типа.

Монтаж распределительного узла для теплого пола состоит из пяти этапов:

  • На первом этапе определяют место, где будет располагаться коллекторная группа, и подводят подающую и обратную трубу общей отопительной системы.
  • На втором этапе выполняют подключение клапанов и коллекторного узла и проводят подготовительные действия для монтажа контура.
  • Третий этап предполагает монтаж соединительных элементов и установку манометра, температурного датчика и других контрольных и измерительных приборов.
  • Четвертый этап можно назвать тестовым, так как в это время настраивают работу смесительного узла и выполняют тестовые запуски системы. Это позволяет проверить правильность подключения и установки оборудования, а также убедиться в исправности работы коллекторного узла и всей системы в целом.
  • На пятом заключительном этапе проверяют герметичность системы «теплый пол» и соединительных узлов. Если в результате проверок не выявлены протечки, а система безупречно функционирует, то монтаж коллекторного узла для теплого пола можно считать завершенным.

Трехходовой клапан нужно правильно подобрать по пропускной способности. Также он должен иметь нужный диаметр резьб (1/2 или 3/4 дюйма), и совмещаться должным образом с термоголовкой или сервоприводом.

Есть варианты конструкций клапана со встроенным температурным датчиком, поэтому он в термоголовке не нуждается.

В перечнях оборудования компаний можно встретить весьма много устройств подобного типа, из всего этого предстоит выбрать то, что нужно, что не всегда просто. Во многом сделать правильный выбор помогут знающие специалисты торгующей организации. Но полагаться только на их мнение не следует, лучше разобраться в вопросе самостоятельно.

Смесительные и разделительные трехходовые клапана

Трехходовой клапан представляет из себя узел смешения (разделения) потоков жидкости с тремя подключениями. На корпусе клапана стрелками указывается выполняемая им функция. Например, устройство смешивает 2 потока в разных пропорциях в зависимости от положения тарельчатого клапана.

В первом крайнем положении на выход попадет только первый поток, в другом крайнем – только второй поток, в среднем положении потоки смешаются в равных пропорциях, например.

  • Если подаются жидкости с разной температурой, то с помощью клапана можно регулировать температуру жидкости на выходе, получаемую в результате смешения двух потоков.

Клапан разделения будет разделять потоки на 2 направления, подмешивая в той или иной пропорции теплоноситель в разные ветви. Его применение точно такое же, как и клапана смешения, только установка по ветвям зеркальная.

  • На основе обоих клапанов можно создать узлы регулировки температуры в отопительных сетях. При этом температура на выходе может настраиваться встроенным термодатчиком или клапан может регулироваться термоголовкой, с выносным температурным датчиком.

Конструкции трехходовых клапанов

Чаще применяются седельные клапана, в которых седло перемещается на подпружиненном штоке и перекрывает входные отверстия. Это распространенная конструкция, которая применяется с термоголовками нажимного действия.

Другой вариант – поворотно-шарикового переключения. Переключение между потоками происходит при поворачивании регулятора, что обычно делается сервоприводом по команде от термодатчика. Такая система дороже и энергозависимая.

Схема применения трехходового клапана

Типичная схема подключения трехходового клапана, для защиты теплообменника твердотопливного котла от холодной обратки. Осуществляется подмес теплоносителя с подачи в обратку по малому кругу. Цель – поддерживать на обратке всегда больше, чем 55 градусов, чтобы не происходило конденсации водяных паров на теплообменнике, и соответственно, чтобы не было значительных загрязнений и кислотной коррозии.

Сильфонный датчик термоголовки устанавливается на обратке и дает команду термоголовке о степени нажима на шток седельного трехходового клапана смешения. Предварительное открытие регулируется вращением настройки.

Где еще применяются трехходовые клапаны

Типичное применение регулировки температуры теплоносителя с помощью трехходовых клапанов следующее.

  • Регулировка температуры теплоносителя подаваемого с буферной емкости. В заряженном теплоаккумуляторе может быть слишком горячая жидкость, не востребованная в доме. Поэтому клапаном осуществляется подмес холодной обратки в подающую струю согласно настройкам владельцев.
  • Поддержание температуры теплоносителя в контурах теплого пола. Для нормальной работы теплых полов, температура на подаче не должна превышать 55 град. Котлы же для радиаторной сети выдают обычно побольше. В большинстве схем теплых полов устанавливаются насосно-смесительные узлы поддерживающие стабильную температуру при перепадах давления и расхода теплоносителя.
  • В сложных схемах отопления, где после выравнивателя давления (буфера, гидрострелки, кольца) подключены контуры с разной потребностью в температуре. Регулировку надежней выполнить не путем уменьшения расхода по контуру, а смесительным узлом на основе трехходового клапана.

Вместо трехходового клапана во многих схемах может применяться двухходовой, регулирующий количество потока, который затем будет подмешиваться на тройнике в основную струю. Но эти узлы требуют стабильного давления, а также особого расчета, поэтому двухходовой клапан можно встретить в заводских насосно-смесительных узлах.

Иногда требуется только фиксированная температура на выходе. Клапан с терморегулирующим устройством дешевле…

Как подобрать трехходовой клапан по пропускной способности

Основной характеристикой трехходового клапана является условная пропускная способность, обозначенная как Kvs, м³/ч. Она указывается при условии разницы давлений на штуцерах клапана 1 Бар.

Например, в каталоге (в характеристиках) можно встретить Kvs = 2,5 в м³/ч, это значит, что при давлении 1 бар через полностью открытый клапан за час пройдет 2,5 куба теплоносителя. Но как пользоваться этой цифрой в реальных условиях?

  • Во первых, нужно узнать, сколько нам нужно пропустить жидкости через такой клапан? Во вторых, — какой перепад давления будет на клапане в нашей схеме?

Требуемый расход жидкости Ктр, м куб./час через клапан для любой схемы не сложно вычислить по формуле:

Расчет трехходового клапана

Ктр=0,86 Q/∆t, где Q – мощность ветви (тепловая нагрузка), для котла или цепи отопления всего дома принимается по мощности теплогенерации кВт, ∆t – разница температур подачи и обратки, обычно это 20 град, а для теплого пола – 10 град.

Тогда для обвязки 20 кВт-ного котла через клапан должно проходить жидкости не менее чем Ктр=0,86 20/20=0,86 м куб/час, при перепаде давления 1 бар.

Но у нас перепад давления намного меньше – порядка 0,2 бар. При таком давлении пропускная способность клапана должна быт значительно больше. Какая именно?

  • Перепад давления для любой схемы между подачей и обраткой не будет превышать 0,2 бар, типично находится в пределах 0,1 – 0,2 бар.

Существует некая импирическая формула на этот счет, — пропускная способность клапана в нашей схеме должна быть не менее, чем

К= Ктр/√р, м куб/час, К= 0.86 / √0.2 = 1.9 м³/ч.

Подбираем клапан с большей характеристикой: Kvs больше чем К, но не намного, чтобы не сильно переплачивать за объемность конструкции, подходит Kvs =2,5 м³/ч.

Подбираем трехходовой смесительный клапан с такой пропускной способностью от известного производителя и считаем, что он обеспечивает нам нормальное смешения в схеме с мощностью 20 кВт.

В целом, подбор термоголовок, их размещение, настройка работы с выбранным трехходовым или двухходовым клапаном является не столь простой задачей. Для новичков желательна консультация, по крайней мере, опытного продавца с демонстрацией монтажа и инструкцией по применению, созданию смесительного узла, и определению подходит ли он для конкретной схемы. Тем более, если планируется применять электропривод. Или остается доверить эту работу специалисту.

Вычисление коэффициента Kv

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

Ниже в таблице приведены формулы расчета Кv для различных сред

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

Кv = Q / √ Δp

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

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

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

Kvs = 1,1 ÷ 1,3 Kv

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

Упрощенный процесс расчета трехходового смесительного клапана

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

Δpнасос 02= 35 кПа (0,35 бар), Δpтрубопр= 10 кПа (0,1 бар), Δpтеплообм= 20 кПа (0,2 бар),

Публикации по теме:

  • Стяжка пола под теплый пол

    Чтобы экономно и эффективно прогреть основание пола в помещении, следует устроить качественно теплый водяной пол.…

  • Теплый пол вред

    Врачи крайне редко указывают однозначно, что какие-то воздействия современного мира вредны. Нужны статистика, дорогие исследования……

  • Как опрессовать теплый пол?

    Предназначение опрессовки теплого полаУстановка водяного обогревательного контура включает такой этап как опрессовка теплого пола, который…

3-ходовые шаровые краны для продажи через Интернет

Среди множества типов шаровых кранов, 3-ходовые шаровые краны являются эффективным решением для смешивания, отвода и выбора приложений.

Valworx предлагает широкий выбор 3-ходовых клапанов, поставляя продукцию, соответствующую высоким стандартам качества, производительности и поставки наших клиентов.

Трехходовые клапаны предназначены для смешивания, отвода и выбора различных сред. Эти компоненты подключаются к трубкам или трубам для управления потоком жидкостей или газов.Как следует из названия, трехходовые шаровые краны имеют три порта. Эти клапаны различаются по составу на входе и выходе в зависимости от применения клапана:

Смесительные клапаны: Объедините два потока жидкости в один.

Отводные клапаны: Отводят жидкости к одному из двух выходных портов.

Выбор клапанов: Забирает поступающую жидкость из одного из двух портов и перемещает ее через выходной порт.

Вы можете управлять 3-ходовыми клапанами вручную с помощью рычага, используемого для открытия и закрытия желаемых проходов, или вы можете управлять ими с помощью электрических или пневматических приводных двигателей для автоматической работы.

Типы 3-ходовых клапанов для продажи в Интернете

Клапаны с Т-образным и L-образным отверстиями указывают конструкцию отверстия и путь потока среды. Поскольку порты клапана могут быть расположены по-разному, важно знать конструкцию отверстия, чтобы обеспечить возможность желаемого потока среды.

Тройник

Трехходовые клапаны с Т-образным отверстием имеют шар с тремя отверстиями в Т-образной схеме. Эти универсальные клапаны подходят для выбора, переключения и смешивания режимов в зависимости от их настроек:

  • Путь потока T1 (левое смешивание) : Среда входит слева и протекает через клапан, смешивая все порты в позиции два, пока она не отклонится влево и не выйдет через передний порт позиции два.
  • Путь потока T2 (левый отводящий клапан) : Среда входит слева и движется через клапан в первой позиции до тех пор, пока она не уйдет в левый передний порт позиции два.
  • Путь потока T3 (правый дивертер) : Среда входит справа и проходит через клапан в позиции два, отклоняясь вправо и выходя из переднего порта позиции один.
  • Путь потока T4 (правое смешивание) : Среда входит справа и проходит через клапан, смешивая все порты в позиции один, отклоняясь вправо и выходя через передний порт позиции два.

Т-образные клапаны всегда имеют активный путь прохождения жидкости независимо от настройки, что означает, что они всегда открыты и никогда не могут быть полностью закрыты.

L-порт

L-образные отверстия — это клапаны с двумя отверстиями, просверленными в шаре под углом 90 градусов для перемещения жидкости из нескольких источников. Эти 3-ходовые шаровые краны напоминают L-образную форму и используются для отвода и выбора приложений, но не работают как смесительные клапаны. У них есть две настройки для перенаправления потока жидкости вправо или влево.

Привод 3-ходового клапана

Клапаны Valworx поставляются со встроенным креплением для легкого крепления к приводу клапана. (Для праймера по клапанам с электроприводом щелкните здесь ). Стандартная настройка клапана зависит от типа привода.

ПРИМЕНЕНИЕ 3-ХХОДОВЫХ КЛАПАНОВ

Поскольку 3-ходовые шаровые краны надежны, удобны в использовании и обеспечивают длительный срок службы, эти устройства являются распространенным типом многопортовых клапанов.Трехходовые клапаны представляют собой простые и экономичные средства обеспечения отсечки и управления направлением потока в одном корпусе клапана, и они универсальны для использования во многих областях, включая:

  • Паровая установка
  • Системы воздуха, пара и газа
  • Управление технологическим потоком

КУПИТЬ 3-ХОДОВЫЕ ШАРОВЫЕ КЛАПАНЫ У VALWORX СЕГОДНЯ

Вы можете найти 3-ходовые клапаны для продажи в Интернете на сайте Valworx. Мы производим, тестируем и отправляем клапаны с приводом в тот же день, когда вы их заказываете, обеспечивая клиентам быстрый и эффективный заказ и доставку.

Добавьте наши 3-ходовые клапаны в корзину сегодня или свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о наших продуктах.

Для получения дополнительной информации о трехходовых шаровых кранах щелкните здесь для ProTips: 3-ходовые шаровые краны.

Трехходовые шаровые краны с металлическим седлом

Повторяемая отсечка для критических приложений.

Трех- и четырехходовые клапаны

ValvTechnologies с металлическими седлами разработаны для самых тяжелых условий эксплуатации, где отвод потока сочетается с необходимостью повторяемой герметичной отсечки.Как трехходовые, так и четырехходовые клапаны доступны в конфигурациях «T» и «L» и в различных комбинациях материалов корпуса, тримов и торцевых соединений.

Термостойкие до 1400 ° F (760 ° C) трех- и четырехходовые клапаны ValvTechnologies с металлическим седлом идеально подходят для самых тяжелых условий эксплуатации. Используйте их там, где твердые частицы, высокие температуры и высокие скорости требуют доказанной надежности отсечки и эффективного отвода потока.

  • Доступные конфигурации для трехходового клапана включают «Т» образную и «L» 90 °, с вариантами фланцевого, ступичного и торцевого соединения под приварку.
  • Термостойкость до 1400 ° F (760 ° C)
  • Настраивается в соответствии с требованиями заказчика
  • Низкий рабочий крутящий момент и очень высокий расход (Cv)
  • Многоходовой шаровой кран с двумя или тремя выходами может быть спроектирован для удовлетворения уникальных потребностей клиентов.
  • Конструкция седла ValvTechnologies обеспечивает безопасную и надежную работу при отводе потока
  • Стандартные металлические седла для высоких температур и тяжелых условий эксплуатации
  • Размер порта NPS от 1½ до 30 дюймов в зависимости от требований класса
  • Разработано с учетом особых требований
  • Надежность цикл за циклом с технологией покрытия карбидом HVOF RiTech® для предотвращения износа и истирания
  • Полная гибкость в применении
  • Цикл надежности за циклом благодаря встроенному металлическому седлу
  • Максимальный срок службы за счет исключительной стойкости к абразивному и коррозионному износу
  • Проверено на практике для решений, не требующих особого обслуживания
  • Повышенная безопасность
  • Низкая стоимость владения
  • Сокращенное обслуживание
  • Увеличенный срок службы
  • Повышенная надежность
  • Упростите технологические решения
  • Максимальный срок службы за счет исключительной стойкости к абразивному и коррозионному износу

Настраивается в соответствии с требованиями заказчика

Понимание направленности потоков T-Port и L-Port

Чтобы понять «Т» -порт и «L» -порт Трехходовые клапаны и то, что их отличает, важно сначала установить, что означает каждый из этих терминов.Четко определив каждый термин, будет легче понять разницу в назначении направленного потока. Во-первых, давайте точно определим, что делает переключающий клапан.

Для простого сравнения, у трехходового клапана на один порт больше, чем у трехходового клапана. 2-ходовой клапан. Но почему? Двухходовой клапан позволяет жидкости входить в клапан из одного порта и выходить через другой. Наличие третьего порта позволяет жидкости двигаться по альтернативному пути при выходе из клапана или входе в него. Это позволяет жидкости либо выходить из клапана более чем из одной точки, либо входить в клапан более чем из одной точки.

Магазинные клапаны с Т-образным и L-образным проходом

[RelatedProducts: 86,603,1338,91]

Что такое Т-образный клапан?

Т-порты и L-порты, хотя и похожи, делают разные вещи. Для этого отверстие шара клапана просверливается определенной формы. Форма «Т» позволяет выполнять одно действие, а буква «L» — другое. Обе формы позволяют отводить поток жидкости от или к различным источникам, но каждая конструкция предлагает уникальные функции.В случае шара, просверленного с отверстием в форме буквы «Т», жидкость может быть направлена ​​более чем в одно место одновременно: когда шар находится в открытом положении, жидкость может проходить через клапан при полном давлении. в точку «А», позволяя жидкости перемещаться в точку «В» при немного более низком давлении. Таким образом, трехходовой клапан с Т-образным отверстием предназначен для направления жидкости в несколько мест.

Что такое L-образный клапан?

С другой стороны, L-образный клапан выполняет противоположную функцию и направляет жидкость. из нескольких источников.Например, использование клапана с L-образным отверстием облегчает возможность забора жидкости из более чем одного источника. Простой поворот ручки изменяет положение шара внутри клапана и позволяет изменить источник чертежа. Например, когда один резервуар пуст, жидкость может забираться из другого.

Преимущество шарового клапана

Как показано ранее, отверстия «T» и «L» стали возможными благодаря просверливанию этих форм через шар клапана. Шаровые краны, особенно запорные, обеспечивают превосходное уплотнение от перемещения жидкости. Его уникальные конструктивные преимущества делают возможными отверстия «T» и «L», и это умное нововведение позволяет вам иметь варианты, когда дело доходит до регулирования жидкости.

Где купить

Нужен ли вам Т-образный порт переключающий клапан для направления жидкости к нескольким источникам, или вам нужен клапан с L-образным отверстием для забора жидкости из разных источников, вы можете найти любой клапан у нас на ValveMan.com магазин клапанов. Мы предлагаем оба типа клапанов среди множества других промышленных клапанов. Мы работаем в сфере клапанов более 50 лет и рады рассказать вам о различиях в типах и конфигурациях клапанов. Это потому, что все, что мы продаем, — это клапаны. Это просто то, что мы делаем, и делаем это лучше, чем кто-либо другой.

3-ходовые клапаны — скидка до 30%

3-ходовой клапан предназначен для управления направлением, регулированием потока жидкости или другого материала и того, в каком направлении он будет двигаться.Обычно трехходовой клапан вращательного движения — обычно известный как «шаровой клапан» — трехходовой клапан имеет три порта, которые обычно обозначены буквами «A», «B» и «AB». Эта конфигурация позволяет жидкости или другому материалу входить в клапан через одно отверстие и выходить через одно или оба из двух других отверстий. Из всех типов трехходовых клапанов шаровые краны довольно недороги и не требуют обслуживания.

Для чего нужны трехходовые клапаны?

Иногда называемые «смесительными» клапанами или многопортовыми клапанами, трехходовые клапаны, а также их области применения многочисленны.Они широко используются в любых приложениях, где необходимо или желательно отклонение и изменение направления потока. Они также могут использоваться для регулирования скорости и количества потока, а также давления потока. Некоторые трехходовые шаровые краны — например, с боковым вводом — могут фактически устранить необходимость в более чем одном клапане на линии из-за их уникальной конструкции отвода и смешивания.

Различия в конструкции трехходовых клапанов

Клапаны

могут быть узкоспециализированными; каждое отдельное приложение потребует специфики при их изготовлении.Диапазон материалов, из которых они изготовлены, включает карбид вольфрама, нержавеющую сталь, латунь, карбид хрома и даже углерод. Они могут быть резьбовыми или фланцевыми (например, вышеупомянутый боковой входной клапан с болтовым креплением), могут использовать вентилируемый шар или могут иметь определенный сварной шов, такой как стыковой шов или сварной шов с муфтой. Они могут быть сконструированы для работы с полным или ограниченным потоком. Трехходовой клапан общего назначения будет управляться вручную с использованием запорного рычага или маховика, в то время как более сложные клапаны могут включать электрический или пневматический привод.

Важность качества и правильного определения

Если нет права на ошибку, вы должны очень внимательно указать свои потребности. И при этом вы предпочитаете разговаривать с поставщиком, который знает, о чем вы говорите, — кем-то, кто знает разницу между клапаном с резьбой и фланцем, или разницу между клапаном из 3 частей и клапаном с 3 портами. . Вы не найдете этих знаний у наших конкурентов, которые пытаются продать что угодно. Вот почему вы можете положиться на наш магазин клапанов.Вы знаете, что более чем 50-летний опыт ValveMan.com в производстве клапанов гарантирует качество деталей и обслуживания в любое время. Мы знаем все о трехходовых клапанах. Это потому, что все, что мы продаем, — это клапаны. Это просто то, что мы делаем, и делаем это лучше, чем кто-либо другой.

3-ходовые переключающие клапаны

— 3-ходовые переключающие клапаны S-класса

  • 3-ходовой переключающий клапан Обзор

    3-ходовые переключающие клапаны S-класса обеспечивают непревзойденное качество и надежность в сочетании с возможностями индивидуальной настройки, которые делают их идеальным клапаном для вашего приложения.Они имеют нижний вход с потоком к левому или правому отверстию, а опции включают шар с одинарным L-образным отверстием для приложений 180 ° и шар с двойным L-образным отверстием для приложений 90 °. Клапан класса и седла имеют динамическую нагрузку, поэтому они не зависят от технологического давления для обеспечения герметичности.

    3-ходовой переключатель
  • Конфигурации шара

    Одиночный «L» (если смотреть на шар сверху) Направление потока — вход снизу влево.Поверните на 180 ° и направление потока — нижний вход вправо. Одиночная L-образная конфигурация позволяет вам иметь положение отключения под углом 90 °.

    Двойная буква «L» (глядя на шар сверху) Направление потока — нижний вход слева. Поверните на 90 °, и направление потока — нижний вход вправо. С двойной L-образной конфигурацией всегда есть поток, идущий в одну или другую сторону с перемешиванием между ними.

    Конфигурации шара
  • Система уплотнения вала

    Ядром нашей запатентованной системы уплотнения вала является двойное сальниковое уплотнение с динамической нагрузкой.Чтобы исключить боковую нагрузку на набивку, мы добавили две направляющие вала для поддержки вала внизу и вверху. Для третьего уровня защиты можно просверлить отверстие для утечки неорганизованных выбросов, чтобы контролировать зоны между набивными наборами. Наша система уплотнения вала была протестирована TUV и превосходит все действующие и планируемые стандарты по неорганизованным выбросам.

    Уплотнение вала
  • Герметичные «мягкие» седла

    Герметичные мягкие седла S-класса используются для многоцикловых, абразивных и высоких давлений / температур.Наша запатентованная конструкция с динамической нагрузкой позволяет нам полностью герметизировать вставку со всех четырех сторон, оставляя только небольшую часть «мягкого» материала открытой для герметизации. Вставка удерживается на месте с помощью «зубцов», препятствующих ее выдавливанию из держателя. Специальное приспособление сжимает узел седла до 3-кратного максимального номинального давления клапана, так что вставка принимает сжатие. Затем профиль седла обрабатывается на пластине и притирается к шару. Для абразивных работ его можно использовать в сочетании с борированным шаром дугообразной формы.

    Герметичные сиденья
  • Удлиненная крышка

    Удлиненная крышка идеально подходит для изолированных трубопроводов, так как расстояние между верхней частью фланца и нижней частью монтажной площадки Clearview составляет не менее 2 дюймов. Это позволяет полностью изолировать клапан и при этом иметь доступ для изготовления регулировки уплотнения без снятия привода или изоляции.Плоски вала клапана также видны, а привод поднимается в сторону от повышенных рабочих температур, предотвращая повреждение уплотнений привода.

    Удлиненный капот
  • Монтажная площадка Clearview

    Монтажная площадка Clearview представляет собой комбинацию монтажной площадки ISO 5211 для легкой установки принадлежностей клапана и обработанного на станке с ЧПУ / литого кронштейна, который гарантирует точное выравнивание привода. Регулировку уплотнения можно выполнять на линии, не снимая привод, а двойной вал «D» дает вам видимую индикацию положения клапана. Clearview также поднимает привод от клапана и действует как теплоотвод для защиты это от высоких температур.

    Clearview
  • Fast Track Service

    Что хорошего в элитном шаровом кране, изготовленном по индивидуальному заказу, если он не может быть доставлен тогда, когда он вам нужен? Fast Track, наша служба ускоренной доставки, призвана помочь вам уложиться в практически невыполнимые сроки. Плата основана на ускоренном проектировании и проектировании, ускоренных расходах поставщика, авиаперевозке, дополнительной рабочей силе и других сопутствующих расходах. Что это вам дает? Лучший шаровой кран по индивидуальному заказу и надежная гарантия: если мы не доставим товар вовремя, мы откажемся от всех сборов за Fast Track.

    Fast Track
  • Переменный расход в гидравлических системах с трехходовыми регулирующими клапанами

    Часто инженер заменяет существующий вторичный насос в системе комбинацией двухходовых и трехходовых регулирующих клапанов. Как мы можем воспользоваться преимуществами высокоэффективных интеллектуальных циркуляционных насосов ECM в этом приложении? Давайте сделаем шаг назад и посмотрим на работу трехходового клапана, а затем применим Ecocirc-XL к системе на этой неделе в «Минуты утра понедельника» Р. Л. Деппмана.

    Работа трехходового клапана и ограничения

    Трехходовые регулирующие клапаны могут быть переключающими или смешивающими, в зависимости от того, как они подключены и управляются. На приведенном ниже рисунке показана система трехходового переключающего клапана. Когда температура от оконечного устройства или змеевика удовлетворяется, скорость потока в змеевике уменьшается, и поток направляется в байпас. Когда змеевик полностью заполнен, результирующая температура возврата в сеть равна температуре подачи. При запросе на полный обогрев или охлаждение температура возврата в систему равна расчетной температуре на выходе из змеевика.Между полной и нулевой нагрузкой температура обратной воды изменяется в зависимости от расхода, необходимого в змеевике.

    Ниже приводится простой пример. Предположим, что расчетная скорость потока в нагревательной спирали составляет 20 галлонов в минуту при подаче 180 ° F и обратке 140 ° F. Когда температура в помещении удовлетворяется, трехходовой регулирующий клапан обходит поток, и температура обратной воды обратно в обратную магистраль повышается до 180 ° F. Температура возвратной воды составляет 160 ° F, когда половина потока проходит через змеевик, а половина — в байпас.Использование трехходовых клапанов обычно означает, что скорость потока постоянна, а температура возврата меняется.

    Когда владелец этой системы обращается к своему консультанту за идеями по энергосбережению, эта система с постоянным потоком кричит: «Выбери меня, Монти!» (Если вы не знаете, что это, спросите кого-нибудь с седыми волосами). Предполагая, что котел может справиться с пониженным потоком или без него, кажется, все, что нам нужно сделать, это закрыть перепускной клапан. Вот где мы можем столкнуться с ограничением трехходового клапана.

    Трехходовые клапаны имеют ограничение на максимальное давление, при котором они могут закрыться, в зависимости от конструкции и типа режима управления (воздушный, электрический, автономный).Они были спроектированы так, чтобы обходить или смешивать потоки, а не плотно закрывать. В результате клапан будет протекать, когда он попытается полностью закрыть, обеспечивая нежелательный поток и теплопередачу. Гидравлические системы могут обеспечивать передачу большого количества тепла при более низких расходах. Если трехходовой клапан протекает, когда органы управления сообщают клапану о закрытии, может быть неудобная температура в помещении. Это могло произойти, если байпасный балансировочный клапан закрыт.

    Применение циркуляционного насоса B & G Ecocirc

    ® -XL Smart ECM в трехходовых клапанных системах

    В первично-вторичной системе расход источника отделен от конечного расхода общей трубой.Если система не является первично-вторичной, инженер должен выяснить, не вызовет ли пониженный расход проблемы с котлом или охладителем. Ниже показана система, настроенная на постоянный расход. Было бы неразумно снижать скорость потока в этой системе без понимания влияния минимальной скорости потока через источник тепла или холода.

    В качестве примечания, этот слайд вырезан с веб-сайта B&G E-Learning, где вы можете посещать онлайн-классы с викторинами за кредиты.

    Когда температура повышается, мы знаем, что поток где-то обходится, и поэтому нам не нужен такой большой поток.В этом случае инженер может снизить скорость насоса в зависимости от температуры возврата. Это можно сделать с помощью привода и датчика температуры. В небольших системах также будет хорошо работать интеллектуальный циркуляционный насос ECM.

    Здесь важно сделать одно предупреждение. Почему в большинстве систем вместо температуры используется перепад давления? Температура представляет собой смесь температур обратки от всех змеевиков. ЭТО РАБОТАЕТ ТОЛЬКО В СЛУЧАЕ НЕБОЛЬШОГО РАЗНООБРАЗИЯ МЕЖДУ ТЕРМИНАЛЬНЫМИ БЛОКАМИ! Если один змеевик требует большого расхода, а другие нет, смешанная температура обратного потока снизит скорость насоса.У этой пониженной скорости может не хватить напора, чтобы обеспечить полный поток катушки, которая в нем нуждается. Я расскажу об этом позже, в «Минуту утра понедельника» Р.Л. Деппмана.

    Я предлагаю B&G Ecocirc-XL в этом приложении, потому что технология ECM подходит для меньших систем с меньшими потерями напора, и эти системы имеют тенденцию к меньшему разнообразию. Ecocirc имеет все схемы, необходимые для быстрого добавления переменной скорости. Датчик температуры поставляется в комплекте с насосом и подключается непосредственно к нему.Никакой внешней системы управления зданием не требуется. Если насос расположен на обратной линии, вам даже не понадобится внешний датчик, поскольку в насос встроен внутренний датчик.

    Температура обратки изменится еще больше, если в системе будет выполнен сброс котла. Ecocirc-XL имеет внутренний датчик температуры. После установки внешнего датчика режим работы насоса можно изменить на дифференциальную температуру. Больше ничего не нужно. Настройка немного изменится.

    Что произойдет, если используется комбинация трехходового и двухходового клапанов? В этом случае система будет иметь переменный поток и переменную температуру обратного потока.Bell & Gossett позаботится о вас. Используя режим перепада давления в сочетании с режимом перепада температуры (ΔP-ΔT), инженер получает насос, который будет следовать линии управления напором насоса вместе с реакцией на изменения температуры. Как показано ниже, дополнительное оборудование не требуется.

    Электрические схемы и последовательность управления для интеллектуальных циркуляционных насосов ECM с трехходовыми клапанами

    Электрическая схема такая же, как и в других приложениях.

    Последовательность работы

    Первичный насос нагрева / охлаждения ( вставьте тег ) должен быть активирован вызовом нагрева / охлаждения ( активирует контакты пуска-останова 11-12 через удаленное реле ).Скорость насоса должна изменяться в зависимости от внешнего RTD, подключенного к клеммам 13-14. RTD должен быть поставлен поставщиком насоса. Насос должен изменять скорость в зависимости от изменения температуры возвратной воды. В системах отопления без сброса насос должен снижать скорость при превышении расчетной температуры обратного потока и увеличивать скорость при снижении температуры. В системах отопления со сбросом температуры насос должен снижать скорость при повышении перепада температур выше расчетного и увеличивать скорость при уменьшении перепада температур.В системах с охлажденной водой насос должен увеличивать скорость при превышении расчетной температуры возврата и снижать скорость при понижении температуры. Индикация неисправности будет отображаться на насосе и может включить аналоговый вход индикатора неисправности BMS через клеммы 4-5, если это указано в документации.

    На следующей неделе в журнале R. L. Deppmann Monday Morning Minutes будет рассмотрено использование интеллектуальных насосов ECM в более крупных системах рециркуляции воды для бытовых нужд.

    ** Всегда читайте полное руководство по установке и эксплуатации перед началом любых работ.

    Заявление об ограничении ответственности: R. L. Deppmann и его аффилированные лица не несут ответственности за проблемы, вызванные использованием информации на этой странице. Хотя эта информация исходит из многолетнего опыта и может быть ценным инструментом, она может не учитывать особые обстоятельства в вашей системе, и поэтому мы не можем нести ответственность за действия, вытекающие из этой информации. Если у Вас возникнут вопросы, обращайтесь к нам.

    Как выбрать 3-ходовой шаровой кран Hayward

    Все Hayward ® трехходовые шаровые краны имеют полностью соединенные корпуса которые можно отделить от трубные соединения, позволяющие проводить обслуживание (регулировка или замена) седел и уплотнений клапана без разборки трубопровод.

    Трехходовые шаровые краны

    Hayward доступны из ПВХ и ХПВХ материалов, и любой материал может быть поставляется с уплотнительными кольцами штока из EPDM или FPM на ваш выбор. Есть два различные типы корпусов трехходовых шаровых кранов, стандарт (нижний вход) и боковой (боковой впуск).

    В Hayward ® Серия TW (изображена слева) имеет нижний вход соединение относительно ручки клапана.

    По сравнению с серией TW, серия LA Хейворда (изображенная на справа) имеет боковой вход относительно ручки клапана.

    Поток в клапан может быть через любой из трех портов; для Например, вы можете захотеть перенаправить поток с любого порта на общий порт или от общей линии к обоим или альтернативным портам.

    У каждого клапана есть таблица данных, показывающая различные отводные имеющиеся шары и их соответствующий путь потока с ручкой под углом 0 °, 90 ° и 180 °.Отводные шары просверливаются в трех разные стили называются NT, TW и TP.

    NT TW TP
    3 отверстия, без выключения 2 отв., Со смещением центра 3 отверстия, равномерный поток, со смещением по центру

    В стандартным шаром для серии «TW» является шар «TW», однако другой стили могут быть заменены без дополнительных затрат или сроков. Ручка поворачивается на 180 °.

    В таблице данных серии LA показана конструкция отклоняющего шара для версии клапана с ручным и автоматическим приводом в соответствии с иллюстрация слева. Ручка для серии LA может быть повернут на 90 °.

    Как выбрать шаровой кран для вашего применения?

    • Выберите наиболее совместимые материалы конструкция корпуса клапана и уплотнительных колец.

    • Определите желаемый тип подключения.

    • Скачать Полное руководство по продуктам для инженерных разработок, критерии выбора, такие как значения коэффициента расхода, гидравлический удар расчеты и др. Технические формулы.

    • Используйте меню навигации выше, чтобы сравнить цены, обратите внимание на номер детали и заказ по телефону, электронной почте или факсу!

    Дополнительные ресурсы (файлы PDF)

    Подключения

    Резьбовые соединения NPT (американские Стандартная) коническая трубная резьба, и рекомендуется герметик на ненефтяной основе, такой как уплотнительная лента из PTFE (Teflon ™), применяется к соединениям впускного / выпускного трубопровода.

    Фланцевые соединения соответствуют ANSI 150 # размеры и полнолицевая прокладка толщиной 1/8 дюйма, имеющая твердомер рейтинг от 50 до 70 требуется для надлежащего уплотнения.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    *