Calcul et sélection de Vanne de réduction de pression
EXEMPLE
Méthodologie de calcul
Le calcul d'une vanne de réduction consiste à déterminer sa capacité de débit, la plage de réglage requise et à vérifier la possibilité de bruit et de cavitation.
Calcul de la capacité de débit
La relation entre la perte de pression et le débit d'eau est appelée capacité de débit - Kvs.
Kvs - la capacité de débit, est numériquement égale au débit en m³/h à travers une vanne de réduction complètement ouverte lorsque la chute de pression à travers la vanne est de 1 bar.
Kv - pareil, pour une ouverture partielle de la vanne.
En sachant que lorsque le débit change par un facteur de 'n', la chute de pression à travers la vanne change par un facteur de 'n²', il est facile de déterminer le Kv requis de la vanne de réduction en substituant le débit de conception et la pression excédentaire dans l'équation de calcul.
Certains fabricants recommandent de sélectionner une vanne de réduction avec la valeur Kvs la plus proche de la valeur Kv obtenue. Cette approche permet une plus grande précision dans la régulation du débit en dessous de la valeur calculée, mais ne permet pas d'augmenter le débit au-dessus de la valeur souhaitée, ce qui est souvent nécessaire. Nous ne critiquons pas la méthode décrite ci-dessus, mais recommandons de sélectionner les vannes de réduction de manière à ce que la capacité de débit requise se situe dans la plage de 50 à 70% de la course de la tige. Une vanne de réduction calculée de cette manière peut réduire avec précision le débit par rapport à la valeur définie et l'augmenter légèrement.
L'algorithme de calcul ci-dessus génère une liste de vannes de réduction pour lesquelles la valeur Kv requise se situe dans la plage de 50 à 70% de la course de la tige.
À la suite du processus de sélection, un pourcentage d'ouverture de la vanne de réduction est fourni, à laquelle l'excès de pression souhaité est étranglé lors du passage d'un débit d'eau spécifié.
Sélection de la plage de réglage
La plage de réglage de la vanne de réduction dépend de la force de compression du ressort. Certaines vannes de réduction sont équipées d'un seul ressort et n'ont qu'une seule plage de réglage pour la pression, tandis que d'autres peuvent être équipées de ressorts de différentes rigidités et avoir plusieurs plages de réglage. La pression que la vanne de réduction doit maintenir doit se situer dans la plage de réglage.
Calcul de la possibilité de cavitation
La cavitation est la formation de bulles de vapeur dans un flux d'eau, qui se produit lorsque la pression dans le flux tombe en dessous de la pression de saturation de la vapeur d'eau. L'équation de Bernoulli décrit l'effet d'augmentation de la vitesse du flux et de diminution de la pression qui se produit lors du rétrécissement de la section de passage. La section de passage entre le disque et le siège de la vanne de réduction est ce rétrécissement, où la pression peut chuter jusqu'à la pression de saturation, et l'endroit le plus probable pour la formation de cavitation. Les bulles de vapeur sont instables, elles apparaissent soudainement et s'effondrent tout aussi brusquement, ce qui entraîne l'érosion des particules métalliques des composants de la vanne, causant inévitablement une usure prématurée. En plus de l'usure, la cavitation entraîne une augmentation du bruit pendant le fonctionnement des vannes de réduction.
Les principaux facteurs qui influencent l'apparition de la cavitation sont :
- Température de l'eau - plus elle est élevée, plus la cavitation est probable.
- Pression de l'eau - avant la vanne de réduction, plus elle est élevée, moins la cavitation est probable.
- Pression d'étranglement - plus elle est élevée, plus la cavitation est probable.
- Caractéristique de cavitation de la vanne - déterminée par les caractéristiques de l'élément d'étranglement de la vanne. Le coefficient de cavitation varie selon les types de vannes de réduction et doit être indiqué dans leurs spécifications techniques, mais comme la plupart des fabricants ne spécifient pas cette valeur, l'algorithme de calcul inclut une plage des coefficients de cavitation les plus probables.
Après avoir vérifié la cavitation, le résultat suivant peut être émis :
- 'Non' - la cavitation ne se produira pas.
- 'Possible' - sur certaines conceptions de vannes, la cavitation peut se produire, il est recommandé de modifier l'un des facteurs mentionnés ci-dessus.
- 'Oui' - la cavitation se produira, changez l'un des facteurs qui influencent la cavitation.
Calcul du bruit
Une vitesse de débit élevée dans l'entrée de la vanne de réduction peut provoquer des niveaux de bruit élevés. Pour la plupart des installations où des vannes de réduction sont installées, le niveau de bruit autorisé est de 35-40 dB(A), ce qui correspond à une vitesse d'environ 3 m/s à l'entrée de la vanne. Par conséquent, lors du choix d'une vanne de réduction, il est recommandé de ne pas dépasser cette vitesse.
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