Berechnung und Auswahl des Abgleichventils
BEISPIEL
Berechnungsmethode für das Abgleichventil
In Ingenieursystemen werden manuelle Abgleichventile verwendet, um zahlreiche Aufgaben zu lösen, wie z. B. die Begrenzung des Durchflusses, das Abgleichen von Kreisläufen oder einfach die Drosselung des Drucks. Unabhängig von der Aufgabe läuft die Berechnung eines Abgleichventils darauf hinaus, das Durchflussvermögen zu bestimmen, bei dem der vorgegebene Druckabfall bei einer bestimmten Durchflussmenge gedrosselt wird. Neben der Einhaltung des Durchflussvermögens muss das ausgewählte Abgleichventil auf die Möglichkeit von Kavitation und Geräuschentwicklung durch hohe Wassergeschwindigkeit überprüft werden.
Berechnung des Durchflussvermögens eines Abgleichventils
Der Druckverlust in Abhängigkeit vom Durchfluss durch ein Abgleichventil wird als Durchflussvermögen (Kvs) bezeichnet.
Kvs – Das Durchflussvermögen entspricht der Durchflussmenge in m³/h durch ein vollständig geöffnetes Abgleichventil, bei dem der Druckverlust 1 bar beträgt.
Kv – Dasselbe, jedoch bei teilweise geöffnetem Ventil.
Da bei einer Änderung des Durchflusses um das N-fache der Druckverlust um das Quadrat von N zunimmt, ist es nicht schwer, den erforderlichen Kv-Wert des Abgleichventils zu berechnen, indem man die berechnete Durchflussmenge und den Druckabfall in die Gleichung einsetzt.
Einige Hersteller empfehlen, ein Abgleichventil mit dem nächstgrößeren Kvs-Wert im Vergleich zum berechneten Kv-Wert auszuwählen. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzisere Regulierung des Durchflusses unterhalb des berechneten Werts, lässt jedoch keine Erhöhung des Durchflusses über den berechneten Wert hinaus zu, was oft erforderlich ist. Wir kritisieren diese Methode nicht, empfehlen jedoch, das Abgleichventil so auszuwählen, dass der erforderliche Durchflusswert im Bereich von 50 bis 70 % des Hubwegs des Stößels liegt. Ein so berechnetes Abgleichventil kann den Durchfluss sowohl verringern als auch leicht erhöhen.
Der oben beschriebene Berechnungsalgorithmus gibt eine Liste von Abgleichventilen aus, bei denen der erforderliche Kv-Wert im Hubbereich des Stößels zwischen 50 und 70 % liegt.
In den Ergebnissen der Berechnung wird der Öffnungsgrad des Abgleichventils angezeigt, bei dem der Überschussdruck bei der angegebenen Durchflussmenge gedrosselt wird. Die angegebenen Werte gelten nur für Ventile mit linearem Durchflusskennzeichen. Der Öffnungsgrad von Ventilen mit anderer Charakteristik wird unterschiedlich sein.
Berechnung des Abgleichventils auf Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen im Wasserstrom, die auftritt, wenn der Druck im Strom unter den Sättigungsdruck des Wasserdampfs fällt. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt den Effekt der Erhöhung der Fließgeschwindigkeit und der Druckabsenkung, die bei einer Verengung des Durchflussquerschnitts auftritt. Der Durchflussquerschnitt zwischen der Klappe und dem Sitz des Abgleichventils ist diese Verengung, bei der der Druck auf den Sättigungsdruck absinken kann, und die wahrscheinlichste Stelle für die Bildung von Kavitation. Dampfblasen sind instabil, sie entstehen abrupt und kollabieren ebenso schnell, was zur Erosion von Metallpartikeln aus dem Ventil führt, was zu einem vorzeitigen Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu einer Erhöhung des Geräuschpegels während des Ventilbetriebs.
Hauptfaktoren, die Kavitation beeinflussen:
- Wassertemperatur – Je höher sie ist, desto wahrscheinlicher ist die Bildung von Kavitation.
- Wasserdruck – Vor dem Abgleichventil, je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation.
- Gedrosselter Druck – Je höher er ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation.
- Kavitationscharakteristik des Abgleichventils – Bestimmt durch die Konstruktion des Ventils. Der Kavitationskoeffizient ist bei verschiedenen Ventiltypen unterschiedlich und sollte in ihren technischen Daten angegeben werden, aber da die meisten Hersteller diesen Wert nicht angeben, enthält der Berechnungsalgorithmus eine Spanne der wahrscheinlichsten Kavitationskoeffizienten.
Das Ergebnis der Kavitationsprüfung kann wie folgt lauten:
- [Kein] – Kavitation wird definitiv nicht auftreten.
- [Möglich] – Bei einigen Ventilen könnte Kavitation auftreten, es wird empfohlen, einen der oben genannten Einflussfaktoren zu ändern.
- [Ja] – Kavitation wird definitiv auftreten, ändern Sie einen der Faktoren, die die Kavitation beeinflussen.
Berechnung des Abgleichventils für Geräuschentwicklung
Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Einlass eines Abgleichventils kann zu einem hohen Geräuschpegel führen. In den meisten Räumen, in denen Abgleichventile installiert sind, liegt der zulässige Geräuschpegel bei 35-40 dB(A), was einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/s im Einlass des Ventils entspricht. Daher wird bei der Auswahl eines Abgleichventils empfohlen, die oben genannte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
Frage : Kommentar : Rückmeldung
Online-Berechnung von Geräten
