Гидравлика систем отопления и охлаждения

Пропускная способность клапана

Коэффициент местного сопротивления £является основной гидрав­лической характеристикой запорно-регулирующей арматуры. Опреде­ляют £ при протекании воды через клапан в режиме квадратичного со­противления. Находят § экспериментально как отношение потерянного полного давления на клапане к динамическому давлению в его условном входном сечении. Кроме того, в коэффициент местного сопротивления клапана включено сопротивление участков присоединительных трубо­проводов, на которых происходит перестройка поля скорости воды. Эта особенность требует наличия в системе прямых участков трубопроводов перед клапаном и после него (см. рис. 7.4), что не всегда достижимо.

К гидравлическим характеристикам клапанов относят также про­пускную способность. Ее определяют как объемный расход воды в м3/ч с плотностью 1000 кг/м3, проходящей через клапан при перепаде давления 105 Па (1 бар). Поэтому часто в каталогах и справочниках пренебрегают знаменателем единиц измерения и указывают только м3/ч. При этом теряется гидравлический смысл параметра.

Для определения потери давления в клапанах АР, бар, применяют уравнение (3.6), выражая скорость воды через объемный расход V, м3/ч, деленный на площадь условного проходного сечения:

•'/’ (3.7)

зо

Сравнивая уравнения (3.6) и (3.7), определяем, что пропускная спо­собность Ау, (м3/ч)/бар0’5, состоит из коэффициента местного сопротивле­ния и площади входного сечения клапана, которую рассчитывают по ус­ловному диаметру входного сечения. Поэтому размерность Ау представ­ляют иногда в м2, что не в полной мере отражает гидравлическую суть данного параметра.

Параметр Ау, оцениваемый размерностью м3/ч, удобен в пользовании тем, что дает возможность ощутимого восприятия его гидравлической способности при сравнении с другими клапанами. Для всех клапанов пе­репад давления при их испытании постоянен [16; 17]. Но он, как правило, не совпадает с перепадом давления в реальной системе, поэтому при зака­зе и спецификации клапанов необходимо рассчитывать Ау по номиналь­ным параметрам системы с учетом традиционно применяемой в стране системы размерностей. Наиболее часто встречающиеся переводные фор­мулы приведены в табл. 3.1.

Следует обратить внимание на то, что параметр Ау может иметь до­полнительную индексацию, которая характеризует конструктивные осо­бенности клапана, например, для максимально открытого термостати­ческого клапана с надетым термостатическим регулятором, номинально открытого терморегулятора, терморегулятора с установленной настрой­кой дросселя... Рассчитывают систему, как правило, по одному из этих параметров. Однако такой подход не учитывает изменения гидравличе­ских характеристик системы с автоматическим регулированием. Совре­менные системы с переменным гидравлическим режимом требуют рас­смотрения работоспособности в любых условиях эксплуатации и, следо­вательно, соответствующего корректирования пропускной способности клапана.

Параметр Ау является аналогом проводимости ст, (кг/ч)/Па°’5, [18]. Под проводимостью подразумевают физическую величину, количест­венно характеризующую способность элемента гидравлической систе­мы пропускать воду при наличии на нем перепада давления. По прово­димости находят гидравлические потери не только клапана, а и системы в целом:

ЛР =-^G2 = SG2, (3.8)

О"

где S — характеристика гидравлического сопротивления участка систе­мы, Па/(кг/ч)2:

S = -4(j/ + X4 (3.9)

где А — удельное динамическое давление на участке, Па/(кг/ч)2:

А = 6,25/10 spd4. (3.10)

В центральной Европе потери давления АР, бар, на участке трубопрово­да находят по аналогичным уравнениям. Отличие состоит в применяемых единицах измерения и в учете влияния на потери давления гидравлического режима течения в пристенной области трубопровода. Для упрощения расче­тов это влияние выражают переменным показателем степени т [19]:

Д P=CV' (3.11)

где С — характеристика сопротивления участка трубы, бар/(м3/ч)"'.

Практические расчеты осуществляют по усредненному показателю степени. При использовании стальных труб принимают т = 1,9, мед­ных— т = 1,8. Более точные значения указаны в стандартах, например, DIN 2440, DIN 2448. Значения показателя степени т в зависимости от материала и диаметра труб при известной скорости теплоносителя пред­ставлены в табл. 3.2.

Для обеспечения регулирования системы в заданных пределах необхо­димы правильный подбор и расчет клапана. Опыт наладки и эксплуатации

систем обеспечения микроклимата показывает, что зачастую регулирую­щие клапаны не рассчитывают, а подбирают по диаметру трубопровода, на котором их устанавливают. Это приводит к ухудшению чувствительности регулятора, потере его регулирующей способности. Наиболее ярким при­мером являются водоразборные краны горячей или холодной воды, из ко­торых при незначительном открытии выходит сильная струя и дальнейшее их открытие не приводит к существенному увеличению. В результате: либо перерасход воды, либо психологическая неудовлетворенность.

Причиной искажения статических и динамических характеристик системы в целом либо плохой работы регуляторов, в частности, являет­ся неправильный их выбор — лишь по пропускной (расходной) харак­теристике клапана.

Пропускная способность является основной гидравлической харак­теристикой клапана, которая учитывает сопротивление, создава­емое им проходу теплоносителя.

Подбор клапана по пропускной способности за номинальным перепадом давления и расходом теплоносителя пригоден лишь для определения его типоразмера и не отражает его регулировочную способность в системе.