Berechnung und Auswahl des Differenzdruckreglers
BEISPIEL
Berechnungsmethodik
Die Berechnung des Differenzdruckreglers umfasst die Bestimmung der Durchflusskapazität, des erforderlichen Einstellbereichs und die Überprüfung auf mögliche Geräusch- und Kavitationsbildung.
Berechnung der Durchflusskapazität Kvs
Die Abhängigkeit des Druckverlusts vom Wasserdurchfluss durch den Differenzdruckregler wird als Durchflusskapazität - Kvs - bezeichnet.
Kvs - Durchflusskapazität, numerisch gleich dem Wasserfluss in m³/h durch ein vollständig geöffnetes Regler-Schieberventil, bei dem der Druckverlust 1 bar beträgt.
Kv – das Gleiche, bei teilweiser Öffnung des Regler-Schiebers.
Da der Druckverlust bei einer Änderung des Wasserflusses um 'n' mal im Quadrat, also 'n²', zunimmt, lässt sich der erforderliche Kv-Wert des Differenzdruckreglers leicht bestimmen, indem der berechnete Durchfluss und der Überdruck in die Gleichung eingesetzt werden.
Einige Hersteller empfehlen, einen Differenzdruckregler mit dem nächsthöheren Kvs-Wert auszuwählen als den berechneten Kv-Wert. Dieser Auswahlansatz ermöglicht eine präzisere Regulierung des Wasserflusses unterhalb des eingestellten Werts, erlaubt jedoch keine Erhöhung des Flusses. Wir empfehlen die Auswahl von Differenzdruckreglern so, dass die erforderliche Durchflusskapazität im Bereich von 40 bis 70% des Hubwegs des Ventilschaftes liegt. Ein so ausgewählter Differenzdruckregler kann den Wasserfluss mit ausreichender Genauigkeit verringern und auch leicht erhöhen.
Das Ergebnis der Auswahl zeigt den Öffnungsprozentsatz des Regler-Schieberventils an, bei dem der vorgegebene Überdruck bei der angegebenen Wasserdurchflussmenge gedrosselt wird.
Auswahl des Einstellbereichs
Der Einstellbereich des Differenzdruckreglers hängt von der Federkraft ab. Einige Differenzdruckregler sind mit einer einzigen Feder ausgestattet und haben nur einen Einstellbereich, während andere mit Federn unterschiedlicher Steifigkeit ausgestattet sein können und mehrere Einstellbereiche haben. Der Differenzdruck, den der Regler aufrechterhalten soll, sollte sich im mittleren Drittel des Einstellbereichs befinden.
Der oben beschriebene Auswahlalgorithmus gibt eine Liste von Reglern aus, bei denen der vorgegebene Differenzdruck zwischen 20 und 80% des Bereichs der unterstützten Differenzdrücke liegt.
Kavitationsberechnung
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen im Wasserstrom, die auftritt, wenn der Druck unter den Sättigungsdampfdruck fällt. Der Effekt der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckabfalls, der bei einer Verengung des Durchlasses auftritt, wird durch die Bernoulli-Gleichung beschrieben. Der Durchlass des Differenzdruckreglers ist genau diese Verengung, bei der der Druck auf Sättigungsniveau fallen kann und der Ort ist, an dem Kavitation am wahrscheinlichsten auftritt. Dampfblasen sind instabil; sie erscheinen plötzlich und verschwinden ebenso plötzlich, was zur Erosion von Metallpartikeln an den Reglerbauteilen führt, was unweigerlich zu deren vorzeitigem Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu einer erhöhten Geräuschentwicklung beim Betrieb des Reglers.
Hauptfaktoren, die die Kavitation beeinflussen:
- Wassertemperatur - je höher sie ist, desto wahrscheinlicher ist das Auftreten von Kavitation.
- Wasserdruck - vor dem Differenzdruckregler, je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Drosseldruck - je höher er ist, desto wahrscheinlicher ist das Auftreten von Kavitation.
- Kavitationscharakteristik des Reglers - bestimmt durch die Eigenschaften des Drosselelements des Reglers. Der Kavitationskoeffizient variiert je nach Regler und sollte in deren technischen Daten angegeben sein, aber da die meisten Hersteller diesen Wert nicht angeben, umfasst der Berechnungsalgorithmus einen Bereich der wahrscheinlichsten Kavitationskoeffizienten.
Nach der Kavitationsprüfung sind folgende Ergebnisse möglich:
- „Nein“ - Kavitation wird definitiv nicht auftreten.
- „Möglich“ - Bei einigen Ventilkonstruktionen kann Kavitation auftreten, es wird empfohlen, einen der oben genannten Einflussfaktoren zu ändern.
- „Ja“ - Kavitation tritt definitiv auf, ändern Sie einen der Faktoren, die die Kavitation beeinflussen.
Geräuschberechnung
Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Zulaufrohr des Reglers kann zu einem hohen Geräuschpegel führen. Für die meisten Räume, in denen Differenzdruckregler installiert sind, liegt der zulässige Geräuschpegel bei 35-40 dB(A), was einer Geschwindigkeit im Zulaufrohr von etwa 3 m/s entspricht. Daher wird empfohlen, diese Geschwindigkeit beim Einbau eines Differenzdruckreglers nicht zu überschreiten.
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