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Berechnung und Auswahl des selbsttätigen Wassertemperaturreglers
BEISPIEL
Auswahl des Temperaturreglers
Ein selbsttätiger Temperaturregler ist ein unabhängiges Element des Wärmeversorgungssystems, das keine zusätzlichen Komponenten benötigt und ohne externe Energiequellen arbeitet.
Die Hauptaufgabe des Temperaturreglers besteht darin, den Heiz- oder Kühlprozess des Arbeitsmediums zu steuern, indem der Durchfluss von Wärme- oder Kälteträger blockiert wird. Die Regulierungsfähigkeit wird durch die Autorität des Ventils im geregelten System bestimmt, daher wird empfohlen, ein Ventil unter Berücksichtigung der Krümmung seiner Regulierungscharakteristik zu wählen, die mit der Abweichung der Autorität des Temperaturreglers von 1 verbunden ist. Andernfalls kann der Regelungsprozess in einem Zwei-Positionen-Modus ablaufen.
Die Genauigkeit der Temperaturhaltung durch den Regler hängt von der Hysterese und der Proportionalitätszone des thermischen Stellantriebs ab, und die Reaktionsgeschwindigkeit auf Temperaturabweichungen hängt von der Zeitkonstante ab.
In Systemen mit schnell wechselnden Parametern ist es besser, 'schnelle' Regler mit einer Zeitkonstante von bis zu 60 Sekunden zu bevorzugen, und in Systemen mit Speichermwassererhitzern und Wärmespeichern reichen 'langsamere' Regler aus.
Es wird empfohlen, den thermischen Stellantrieb des Temperaturreglers so zu wählen, dass die gehaltene Temperatur im mittleren Drittel des geregelten Bereichs liegt.
Berechnungsmethodik
Die Berechnung und Auswahlmethodik für einen Temperaturregler umfasst die Bestimmung:
- der erforderlichen Durchflusskapazität des Reglers
- des optimalen Bereichs der unterstützten Temperaturen
- der Schließgeschwindigkeit und der Haltegenauigkeit
Berechnung der Durchflusskapazität
Die Berechnung der Durchflusskapazität des Kv-Temperaturreglers basiert auf Daten über den Wärmeträgerdurchfluss durch ihn und den zulässigen Druckverlust. Es ist zu beachten, dass je größer der Prozentsatz der Verluste im geregelten Abschnitt ist, der vom Temperaturregler aus dem verfügbaren Überdruck beigetragen wird, desto höher ist seine Autorität und desto gleichmäßiger ist die Regelung.
Der oben beschriebene Algorithmus zur Auswahl eines Temperaturreglers verwendet bei der Berechnung der Abweichung der Regulierungscharakteristik des Ventils von der Autorität von 1 standardmäßig die anfängliche Betriebscharakteristik - linear.
Berechnung der Möglichkeit des Auftretens von Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen im Wasserfluss, die sich manifestiert, wenn der Druck darin unter den Sättigungsdruck des Wasserdampfs fällt. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt den Effekt der Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit und der Verringerung des Drucks darin, der auftritt, wenn sich der Durchflussbereich verengt. Der Durchflussbereich des Temperaturreglers ist genau eine solche Verengung, der Druck, in dem auf den Sättigungsdruck fallen kann, und der Ort der wahrscheinlichsten Kavitationsbildung. Dampfblasen sind instabil, sie erscheinen scharf und verschwinden ebenso scharf, dies führt zur Erosion von Metallpartikeln aus dem Ventiltor, was unweigerlich zu seinem vorzeitigen Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu erhöhtem Lärm während des Ventilbetriebs.
Die Hauptfaktoren, die das Auftreten von Kavitation beeinflussen:
- Wassertemperatur - je höher sie ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Wasserdruck - vor dem Regelventil, je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Zulässiger Druckabfall - je höher er ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation. Hier ist anzumerken, dass in der Ventiltorposition nahe dem Schließen der gedrosselte Druck am Temperaturregler zum Überdruck im geregelten Abschnitt tendiert.
- Kavitationscharakteristik des Temperaturreglers - bestimmt durch die Merkmale des Regelungselements des Ventils. Der Kavitationskoeffizient ist für verschiedene Reglertypen unterschiedlich und sollte in ihren technischen Daten angegeben werden. Da die meisten Hersteller diesen Wert jedoch nicht angeben, enthält der Berechnungsalgorithmus den Bereich der wahrscheinlichsten Kavitationskoeffizienten.
Berechnung des Temperaturreglergeräuschs
Eine hohe Durchflussgeschwindigkeit im Einlassrohr des Temperaturreglers kann einen hohen Geräuschpegel verursachen. Für die meisten Räume, in denen Temperaturregler installiert sind, beträgt der zulässige Geräuschpegel 35-40 dB (A), was einer Geschwindigkeit im Einlassrohr des Ventils von ca. 3 m/s entspricht. Daher wird bei der Auswahl eines Temperaturreglers empfohlen, die angegebene Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
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