Berechnung des Druckhalters
BEISPIEL
Methodik zur Berechnung des Druckhalters
Die Berechnung des Druckhalters umfasst die Bestimmung der erforderlichen Durchflusskapazität des Reglers, des notwendigen Einstellbereichs und die Überprüfung auf Lärm und Kavitation.
Berechnung der Durchflusskapazität
Die Abhängigkeit des Druckverlusts vom Wasserdurchfluss durch den Druckregler wird als Durchflusskapazität - Kvs - bezeichnet.
Kvs - Die Durchflusskapazität entspricht numerisch der Wasserdurchflussmenge in m³/h durch einen vollständig geöffneten Druckhalter, bei der der Druckverlust 1 bar beträgt.
Kv - Dasselbe bei teilweiser Öffnung des Druckreglerventils.
Wenn der Durchfluss um 'n' Mal geändert wird, ändert sich der Druckverlust am Regler um 'n²'. Auf diese Weise lässt sich der erforderliche Kv-Wert des Druckreglers leicht bestimmen, indem der berechnete Wasserdurchfluss und der Überdruck in die Gleichung eingesetzt werden.
Einige Hersteller empfehlen, einen Druckregler mit dem nächsthöheren Kvs-Wert auszuwählen, der aus dem berechneten Kv-Wert resultiert. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzisere Steuerung des Wasserdurchflusses unterhalb des berechneten Werts, erlaubt jedoch keine Erhöhung des Durchflusses. Wir empfehlen, den Druckhalter so zu wählen, dass der erforderliche Durchflusswert im Bereich von 50 bis 70 % des Hubweges liegt. Ein auf diese Weise berechneter Druckregler kann den Durchfluss mit ausreichender Genauigkeit verringern und ihn auch leicht erhöhen.
Der oben genannte Berechnungsalgorithmus generiert eine Liste von Druckhaltern, bei denen der erforderliche Kv-Wert im Bereich von 50 bis 70 % des Hubweges liegt.
Das Ergebnis der Auswahl zeigt den Prozentsatz der Öffnung des Druckhalters an, bei dem der Überdruck bei der angegebenen Durchflussrate gedrosselt wird.
Auswahl des Druckhalters
Der Einstellbereich des Druckhalters hängt von der Federkraft ab. Einige Regler sind mit nur einer Feder ausgestattet und haben nur einen Einstellbereich, während andere mit Federn unterschiedlicher Steifigkeit ausgestattet sein können und mehrere Einstellbereiche bieten. Der Druck, den der Regler aufrechterhalten soll, sollte ungefähr im mittleren Drittel des Einstellbereichs liegen. Der Algorithmus liefert eine Liste von Reglern, bei denen der eingestellte Druck zwischen 20 % und 80 % des unterstützten Druckbereichs liegt.
Bei der Auswahl des Einstellbereichs ist zu beachten, dass der zulässige Kalibrierfehler der Feder an den Grenzen des Einstellbereichs 10 % beträgt.
Berechnung des Druckhalters zur Vermeidung von Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen in einem Wasserstrom, die auftritt, wenn der Druck unter den Sättigungsdruck fällt. Der Effekt der Erhöhung der Fließgeschwindigkeit und der Druckabnahme, der beim Verengen des Durchflussquerschnitts auftritt, wird durch die Bernoulli-Gleichung beschrieben. Die Durchflussöffnung des Druckhalters ist die Stelle, an der der Druck am wahrscheinlichsten auf den Sättigungsdruck abfällt, und somit der Ort, an dem Kavitation am wahrscheinlichsten auftritt. Dampfblasen sind instabil; sie erscheinen plötzlich und zerfallen ebenso schnell, was zu einer Erosion der Metallteile des Reglers führt und dessen vorzeitigen Verschleiß verursacht. Zusätzlich zur Abnutzung führt Kavitation auch zu einer Erhöhung des Lärms während des Betriebs des Reglers.
- Wassertemperatur: Je höher sie ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation.
- Wasserdruck: Je höher der Druck vor dem Regler ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation.
- Drosseldruck: Je höher der Drosseldruck ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation.
- Kavitationscharakteristik des Reglers: Sie wird durch die Eigenschaften des Drosselorgans des Reglers bestimmt. Der Kavitationskoeffizient variiert für verschiedene Regler und sollte in den technischen Daten angegeben sein, wird jedoch häufig nicht angegeben.
Das Ergebnis der Kavitationsprüfung kann folgende Ergebnisse liefern:
- 'Nein' - Es tritt keine Kavitation auf.
- 'Möglich' - Kavitation kann bei einigen Ventilkonstruktionen auftreten, es wird empfohlen, einen der oben genannten Faktoren zu ändern.
- 'Ja' - Kavitation wird definitiv auftreten, ändern Sie einen der Faktoren, die die Kavitation beeinflussen.
Berechnung der Lärmentwicklung durch den Druckhalter
Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Einlassflansch des Druckhalters kann zu hohen Lärmbelastungen führen. Der zulässige Geräuschpegel in den meisten Räumen, in denen Druckregler installiert sind, beträgt 35-40 dB(A), was einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 3 m/s im Einlassflansch des Ventils entspricht. Es wird empfohlen, diese Geschwindigkeit bei der Auswahl des Druckhalters nicht zu überschreiten.
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