Пропускная способность клапана

Основной гидравлической характеристикой запорно-регулирующей арматуры является коэффициент местного сопротивления ξ. Его определяют при протекании воды через клапан в режиме квадратичного сопротивления. Находят ξ 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 (рис. 6.1), что не всегда достижимо.

При прямолинейных участках труб длиной меньше указанных соотношений, гидравлические характеристики арматуры будут отличаться от параметров, предоставляемых производителем в техническом описании. Рекомендуется, чтобы расстояние между элементами теплового узла, создающими местные сопротивления, было не меньше 10d. При меньших соотношениях необходимо экспериментально определять общее сопротивление узла, состоящего из нескольких близко расположенных элементов. Арифметическое суммирование местных сопротивлений этих элементов, как часто делается на практике, не отвечает реальному гидравлическому сопротивлению узла. Это является одной из причин необходимости наладки системы и применения регулирующих клапанов.

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. Однако при этом теряется гидравлический смысл данного параметра. Сравнивая уравнения (6.1) и (6.2), определяем, что пропускная способность клапана kv, (м3/ч)/бар0,5 состоит из коэффициента местного сопротивления и площади входного сечения клапана, которую рассчитывают по условному диаметру входного сечения. Поэтому размерность kv представляют иногда в м2, что не в полной мере отражает гидравлическую суть данного параметра.

Читайте также  Перепады давления

Параметр kv, оцениваемый размерностью лишь м3/ч, удобен в пользовании тем, что дает возможность ощутимого восприятия его пропускной способности при сравнении с другими клапанами. Для всех клапанов перепад давления при их испытании постоянен [58]. Но он, как правило, не совпадает с перепадом давления в реальной системе. Поэтому при заказе и спецификации клапанов необходимо рассчитывать kv по номинальным параметрам системы с учетом традиционно применяемой системы размерностей. Следует обратить внимание на то, что параметр kv может иметь иную индексацию, например, kvs. В этом случае данный параметр определяет пропускную способность клапана в максимально открытом положении.

Параметр kv является аналогом проводимости σ [14], (кг/ч)/Па0,5. Под проводимостью подразумевают физическую величину, количественно характеризующую способность элемента гидравлической системы пропускать воду при наличии на нем перепада давления. Для обеспечения регулирования системы в заданных пределах необходимы правильный подбор и расчет клапана. Однако на практике зачастую регулирующие клапаны не рассчитывают, а подбирают по диаметру трубопровода, на котором их устанавливают. Это приводит к ухудшению чувствительности регулятора, к потере его регулирующей способности.

Наиболее ярким примером являются водоразборные краны горячей или холодной воды, из которых при незначительном открытии выходит сильная струя воды. Дальнейшее их открытие не приводит к существенному увеличению. В результате – либо перерасход воды, либо психологическая неудовлетворенность потребителя. Причиной плохой работы системы в целом или регуляторов, в частности, может быть неверный подбор клапанов – лишь по пропускной способности и без учета изменения динамических характеристик. Одним из основных факторов, влияющих на работу клапана в динамическом режиме работы системы, является его внешний авторитет.