Berechnung des Druckminderungsreglers
BEISPIEL
Methode der Berechnung
Die Berechnung des Druckminderungsreglers umfasst die Bestimmung der Durchflusskapazität des Reglers, des erforderlichen Einstellbereichs und die Überprüfung auf Geräusche und Kavitation.
Berechnung der Durchflusskapazität
Der Zusammenhang zwischen Druckabfall und Durchflussrate durch den Regler wird als Durchflusskapazität - Kvs - bezeichnet.
Kvs ist die Durchflusskapazität, die numerisch dem Wasserdurchfluss in m³/h durch einen vollständig geöffneten Regler entspricht, bei dem der Druckabfall 1 bar beträgt.
Kv ist dasselbe, aber für einen teilweise geöffneten Regler.
Wenn sich die Wasserdurchflussrate um das 'n'-Fache ändert, ändert sich der Druckabfall über den Regler um das 'n²'-Fache. Daraus lässt sich der erforderliche Kv-Wert des Reglers leicht bestimmen, indem die Auslegungsdurchflussrate und der Überdruck in die Berechnungsgleichung eingesetzt werden.
Einige Hersteller empfehlen, einen Druckregler mit dem nächsthöheren Kvs-Wert aus dem erhaltenen Kv-Wert auszuwählen. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzisere Steuerung des Durchflusses unterhalb des eingestellten Wertes, erlaubt jedoch keine Erhöhung. Wir empfehlen, Druckminderungsregler so auszuwählen, dass der erforderliche Durchflusskapazitätswert im Bereich von 50 bis 70% der Hubstrecke liegt. Der auf diese Weise berechnete Druckminderungsregler kann den Durchfluss mit ausreichender Genauigkeit verringern und ihn auch leicht erhöhen.
Das Auswahlresultat zeigt den Prozentsatz der Ventilöffnung des Druckminderungsreglers, bei dem der Überschussdruck bei der angegebenen Wasserdurchflussrate gedrosselt wird.
Auswahl des Einstellbereichs
Der Einstellbereich des Druckminderungsreglers 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 Druckminderungsregler aufrechterhalten soll, muss sich etwa im mittleren Drittel des Einstellbereichs befinden.
Beim Einstellbereich ist zu beachten, dass der Kalibrierfehler der Feder an den Grenzen des Einstellbereichs 10% beträgt.
Berechnung des Reglers auf Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen im Wasserstrom, die auftritt, wenn der Druck unter den Sättigungsdampfdruck des Wassers fällt. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt den Effekt der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und der Druckabnahme, die auftritt, wenn der Strömungsquerschnitt verengt wird. Der Strömungsquerschnitt zwischen dem Ventil und dem Sitz des Druckreglers ist genau diese Verengung, bei der der Druck auf den Sättigungsdruck fallen kann und dies der wahrscheinlichste Ort für das Auftreten von Kavitation ist. Dampfblasen sind instabil; sie entstehen und verschwinden plötzlich, was zur Erosion von Metallpartikeln am Ventil des Reglers führt, was unweigerlich zu einem vorzeitigen Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu einer Erhöhung des Geräuschpegels während des Betriebs des Reglers.
Die Hauptfaktoren, die die Kavitation beeinflussen:
- Wassertemperatur - je höher sie ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Wasserdruck - vor dem Druckregler, je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Drosseldruck - je höher er ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Kavitationscharakteristik des Reglers - bestimmt durch die Eigenschaften des Drosselorgans des Reglers. Der Kavitationskoeffizient ist für verschiedene Druckregler unterschiedlich und sollte in deren technischen Daten angegeben sein. Da jedoch die meisten Hersteller diesen Wert nicht angeben, muss er mithilfe spezieller Formeln berechnet werden.
Nach der Kavitationsprüfung können folgende Ergebnisse ausgegeben werden:
- 'Nein' - Kavitation wird definitiv nicht auftreten.
- 'Möglich' - Kavitation kann bei bestimmten Ventildesigns auftreten, es wird empfohlen, einen der genannten Einflussfaktoren zu ändern.
- 'Ja' - Kavitation wird definitiv auftreten, ändern Sie einen der Einflussfaktoren auf das Auftreten von Kavitation.
Berechnung des Reglers für Geräuschentwicklung
Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit am Einlass des Reglers kann zu hohen Geräuschpegeln führen. Für die meisten Räume, in denen Druckregler installiert sind, beträgt der zulässige Geräuschpegel 35-40 dB(A), was einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 3 m/s am Ventileinlass entspricht. Daher wird empfohlen, bei der Auswahl eines Druckreglers die oben genannte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
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