Berechnung und Auswahl des Druckminderventils
BEISPIEL
Berechnungsmethodik
Die Berechnung eines Druckminderventils beinhaltet die Bestimmung der Durchflusskapazität, des erforderlichen Einstellbereichs und die Überprüfung auf Lärm und Kavitation.
Berechnung der Durchflusskapazität
Die Beziehung zwischen Druckverlust und Wasserdurchfluss wird als Durchflusskapazität - Kvs - bezeichnet.
Kvs - die Durchflusskapazität, ist numerisch gleich dem Durchfluss in m³/h durch ein vollständig geöffnetes Druckminderventil, wenn der Druckabfall über das Ventil 1 bar beträgt.
Kv - dasselbe bei teilweiser Öffnung des Ventils.
Wenn sich der Durchfluss um den Faktor 'n' ändert, ändert sich der Druckabfall über das Ventil um den Faktor 'n²', wodurch es leicht ist, den erforderlichen Kv-Wert des Druckminderventils durch Einsetzen des berechneten Durchflusses und des Überschussdrucks in die Berechnungsgleichung zu bestimmen.
Einige Hersteller empfehlen, ein Druckminderventil mit dem nächsthöheren Kvs-Wert im Vergleich zum berechneten Kv-Wert zu wählen. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzisere Regulierung des Durchflusses unter dem berechneten Wert, ermöglicht jedoch keine Erhöhung des Durchflusses über den gewünschten Wert hinaus, was oft erforderlich ist. Wir kritisieren die oben beschriebene Methode nicht, empfehlen jedoch, Druckminderventile so auszuwählen, dass die erforderliche Durchflusskapazität im Bereich von 50 bis 70% des Ventilhubs liegt. Ein auf diese Weise berechnetes Druckminderventil kann den Durchfluss sowohl genau verringern als auch leicht erhöhen.
Der obige Berechnungsalgorithmus erstellt eine Liste von Druckminderventilen, bei denen der erforderliche Kv-Wert im Bereich von 50 bis 70% des Ventilhubs liegt.
Als Ergebnis des Auswahlprozesses wird ein Prozentsatz der Ventilöffnung angegeben, bei dem der gewünschte Überschussdruck gedrosselt wird, wenn ein bestimmter Wasserdurchfluss durchgelassen wird.
Auswahl des Einstellbereichs
Der Einstellbereich des Druckminderventils hängt von der Federkraft ab. Einige Druckminderventile sind nur mit einer Feder ausgestattet und haben nur einen Einstellbereich für den Druck, während andere mit Federn unterschiedlicher Steifigkeit ausgestattet sein können und mehrere Einstellbereiche haben. Der Druck, den das Druckminderventil aufrechterhalten soll, muss innerhalb des Einstellbereichs liegen.
Berechnung der Möglichkeit von Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen im Wasserstrom, die auftritt, wenn der Druck im Strom unter den Sättigungsdruck des Wasserdampfes sinkt. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt den Effekt der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und der Druckreduzierung, die bei einer Verengung des Durchflussquerschnitts auftritt. Der Durchflussquerschnitt zwischen der Ventilscheibe und dem Ventilsitz des Druckminderventils ist dieselbe Verengung, bei der der Druck auf den Sättigungsdruck absinken kann und der wahrscheinlichste Ort für Kavitation ist. Die Dampfblasen sind instabil, sie erscheinen plötzlich und kollabieren ebenso plötzlich, was zur Erosion von Metallpartikeln aus den Ventilkomponenten führt, was unweigerlich zu vorzeitigem Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu erhöhtem Lärm während des Betriebs von Druckminderventilen.
Die Hauptfaktoren, die die Entstehung von Kavitation beeinflussen, sind:
- Wassertemperatur - je höher sie ist, desto wahrscheinlicher ist die Kavitation.
- Wasserdruck - vor dem Druckminderventil, je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Drosseldruck - je höher er ist, desto wahrscheinlicher ist die Kavitation.
- Kavitationskennwert des Ventils - bestimmt durch die Eigenschaften des Drosselelements des Ventils. Der Kavitationskoeffizient variiert bei verschiedenen Arten von Druckminderventilen und sollte in deren technischen Spezifikationen angegeben sein, aber da die meisten Hersteller diesen Wert nicht angeben, enthält der Berechnungsalgorithmus einen Bereich der wahrscheinlichsten Kavitationskoeffizienten.
Nach der Überprüfung auf Kavitation kann folgendes Ergebnis ausgegeben werden:
- 'Nein' - es wird definitiv keine Kavitation geben.
- 'Möglich' - bei Ventilen bestimmter Bauarten kann Kavitation auftreten, es wird empfohlen, einen der oben genannten Einflussfaktoren zu ändern.
- 'Ja' - es wird definitiv Kavitation geben, ändern Sie einen der Faktoren, die die Kavitation beeinflussen.
Berechnung des Geräuschpegels
Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Einlass des Druckminderventils kann zu einem hohen Geräuschpegel führen. Für die meisten Räume, in denen Druckminderventile installiert sind, beträgt der zulässige Geräuschpegel 35-40 dB(A), was einer Geschwindigkeit im Einlass des Ventils von etwa 3 m/s entspricht. Daher wird empfohlen, die genannte Geschwindigkeit bei der Auswahl eines Druckminderventils nicht zu überschreiten.
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