Calcul et Sélection de la Vanne d'Équilibrage
EXEMPLE
Méthode de calcul de la vanne d'équilibrage
Dans les systèmes d'ingénierie, les vannes d'équilibrage manuelles sont utilisées pour résoudre de nombreuses tâches, telles que la limitation du débit, l'équilibrage des circuits de circulation ou simplement la régulation de la pression. Quelle que soit la tâche, le calcul d'une vanne d'équilibrage consiste à déterminer sa capacité de débit, à laquelle un excès de pression sera régulé à un débit spécifié. En plus de respecter la capacité de débit, la vanne d'équilibrage sélectionnée doit être vérifiée pour la possibilité de cavitation et de bruit en raison des vitesses élevées de l'eau qui la traverse.
Calcul de la capacité de débit d'une vanne d'équilibrage
La perte de pression en fonction du débit à travers une vanne d'équilibrage est appelée capacité de débit - Kvs.
Kvs - La capacité de débit est numériquement égale au débit en m³/h à travers une vanne d'équilibrage entièrement ouverte, où les pertes de pression sont égales à 1 bar.
Kv - La même chose, mais avec une ouverture partielle de la vanne.
Sachant qu'en modifiant le débit par N fois, la perte de pression change par N au carré, il est facile de déterminer le Kv requis de la vanne d'équilibrage en remplaçant le débit calculé et la pression excédentaire dans l'équation.
Certains fabricants recommandent de choisir une vanne d'équilibrage avec une valeur Kvs légèrement supérieure à la valeur Kv obtenue. Cette approche permet de réguler plus précisément le débit en dessous de la valeur spécifiée, mais ne permet pas d'augmenter le débit au-dessus de la valeur spécifiée, ce qui est souvent nécessaire. Nous ne critiquons pas cette méthode, mais nous recommandons de choisir une vanne d'équilibrage de manière à ce que la capacité de débit requise soit comprise entre 50 et 70 % de la course de la tige. Une vanne d'équilibrage calculée de cette manière peut à la fois réduire et légèrement augmenter le débit avec une précision suffisante.
L'algorithme de calcul ci-dessus fournit une liste de vannes d'équilibrage dont la valeur Kv se situe dans la plage de 50 à 70 % de la course de la tige.
Dans les résultats de recherche, le pourcentage d'ouverture de la vanne d'équilibrage est indiqué, où la pression excédentaire est régulée à un débit spécifié. Les valeurs données ne sont valables que pour les vannes à caractéristique de débit linéaire. Le degré d'ouverture des vannes avec une autre caractéristique sera différent.
Calcul de la vanne d'équilibrage pour la possibilité de cavitation
La cavitation est la formation de bulles de vapeur dans un flux d'eau qui se produit lorsque la pression du flux chute en dessous de la pression de saturation de la vapeur d'eau. L'équation de Bernoulli décrit l'effet de l'augmentation de la vitesse du flux et de la réduction de la pression dans un flux qui se produit lors du rétrécissement de la section de passage. La section de passage entre la vanne et le siège de la vanne d'équilibrage est ce rétrécissement, où la pression peut chuter à la pression de saturation, et c'est l'endroit le plus probable pour la formation de cavitation. Les bulles de vapeur sont instables, elles apparaissent brusquement et s'effondrent tout aussi brusquement, ce qui conduit à l'érosion des particules métalliques de la vanne, ce qui entraînera inévitablement une usure prématurée. En plus de l'usure, la cavitation entraîne une augmentation du bruit pendant le fonctionnement de la vanne.
Les principaux facteurs influençant la cavitation :
- Température de l'eau – Plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est grande.
- Pression de l'eau – Avant la vanne d'équilibrage, plus elle est élevée, moins la probabilité de cavitation est grande.
- Pression régulée – Plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est grande.
- Caractéristique de cavitation de la vanne d'équilibrage – Déterminée par la conception de la vanne. Le coefficient de cavitation varie selon les types de vannes et doit être indiqué dans leurs spécifications techniques, mais comme la plupart des fabricants ne donnent pas cette valeur, l'algorithme de calcul inclut une plage des coefficients de cavitation les plus probables.
Le résultat de la vérification de la cavitation peut être le suivant :
- [Aucun] – La cavitation ne se produira certainement pas.
- [Possible] – La cavitation peut se produire sur certaines conceptions de vannes, il est recommandé de modifier l'un des facteurs influents décrits ci-dessus.
- [Oui] – La cavitation se produira certainement, modifiez l'un des facteurs influençant la cavitation.
Calcul de la vanne d'équilibrage pour la génération de bruit
Une vitesse d'écoulement élevée à l'entrée d'une vanne d'équilibrage peut entraîner des niveaux de bruit élevés. Pour la plupart des pièces où des vannes d'équilibrage sont installées, le niveau de bruit autorisé est de 35 à 40 dB(A), ce qui correspond à une vitesse d'environ 3 m/s dans l'entrée de la vanne. Par conséquent, lors du choix d'une vanne d'équilibrage, il est recommandé de ne pas dépasser cette vitesse.
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