Calcul et Sélection du Régulateur de Différence de Pression
EXEMPLE
Méthodologie de Calcul
Le calcul du régulateur de différence de pression consiste à déterminer la capacité de débit, la plage de réglage nécessaire, et à vérifier la possibilité d'apparition de bruit et de cavitation.
Calcul de la Capacité de Débit Kvs
La dépendance de la perte de pression au débit d'eau à travers le régulateur de différence de pression est appelée capacité de débit - Kvs.
Kvs - capacité de débit, numériquement égale au débit d'eau en m³/h à travers une vanne de régulateur complètement ouverte, où la perte de pression est de 1 bar.
Kv – identique, pour une ouverture partielle de la vanne du régulateur.
En sachant que lorsque le débit d'eau change de 'n' fois, la perte de pression sur le régulateur change de 'n²' fois, il est facile de déterminer la valeur Kv nécessaire du régulateur de différence de pression en substituant le débit calculé et la pression excédentaire dans l'équation.
Certaines marques recommandent de choisir un régulateur de différence de pression avec une valeur Kvs immédiatement supérieure à la valeur Kv obtenue. Cette méthode permet une régulation plus précise du débit d'eau en dessous de la valeur fixée, mais n'autorise pas une augmentation du débit. Nous recommandons de sélectionner les régulateurs de différence de pression de manière à ce que la capacité de débit requise soit comprise entre 40 et 70% de la course de la tige. Un régulateur de différence de pression sélectionné de cette manière pourra réduire le débit d'eau avec une précision suffisante et également l'augmenter légèrement.
Le résultat de la sélection montre le pourcentage d'ouverture de la vanne du régulateur de différence de pression où la pression excédentaire spécifiée est régulée au débit d'eau donné.
Sélection de la Plage de Réglage
La plage de réglage du régulateur de différence de pression dépend de la force de compression du ressort. Certains régulateurs de différence sont équipés d'un ressort unique et ont une seule plage de réglage, tandis que d'autres peuvent être équipés de ressorts de différentes rigidités et avoir plusieurs plages de réglage. La différence de pression que le régulateur maintiendra doit se situer dans le tiers médian de la plage de réglage.
L'algorithme de sélection ci-dessus génère une liste de régulateurs où la différence spécifiée se situe entre 20 et 80% de la plage des différences de pression supportées.
Calcul de la Cavitation
La cavitation est la formation de bulles de vapeur dans le flux d'eau, qui se produit lorsque la pression tombe en dessous de la pression de saturation de la vapeur d'eau. L'effet de l'augmentation de la vitesse d'écoulement et de la chute de pression, qui se produit dans le rétrécissement du passage, est décrit par l'équation de Bernoulli. Le passage dans le régulateur de différence de pression est précisément ce rétrécissement où la pression peut tomber jusqu'au niveau de saturation, ce qui en fait l'endroit le plus probable pour la formation de cavitation. Les bulles de vapeur sont instables; elles apparaissent soudainement et disparaissent tout aussi soudainement, ce qui entraîne l'érosion des particules de métal des éléments du régulateur, provoquant ainsi une usure prématurée. Outre l'usure, la cavitation entraîne une augmentation du bruit lors du fonctionnement du régulateur.
Principaux facteurs influençant la formation de la cavitation :
- Température de l'eau - plus elle est élevée, plus la formation de cavitation est probable.
- Pression de l'eau - avant le régulateur de différence, plus elle est élevée, moins la cavitation est probable.
- Pression d'étranglement - plus elle est élevée, plus la formation de cavitation est probable.
- Caractéristique de cavitation du régulateur - déterminée par les caractéristiques de l'élément d'étranglement du régulateur. Le coefficient de cavitation varie selon les types de régulateurs et doit être indiqué dans leurs spécifications techniques, mais comme la plupart des fabricants ne précisent pas cette valeur, l'algorithme de calcul inclut une plage des coefficients de cavitation les plus probables.
Après la vérification de la cavitation, les résultats suivants sont possibles :
- “Non” - la cavitation ne se produira pas.
- “Possible” - pour certaines conceptions de vannes, la cavitation peut se produire, il est recommandé de modifier un des facteurs mentionnés ci-dessus.
- “Oui” - la cavitation se produira, modifiez un des facteurs influençant la formation de la cavitation.
Calcul du Bruit
Une vitesse d'écoulement élevée dans le tuyau d'entrée du régulateur peut entraîner un niveau de bruit élevé. Pour la plupart des pièces où sont installés des régulateurs de différence de pression, le niveau de bruit autorisé est de 35-40 dB(A), ce qui correspond à une vitesse dans le tuyau d'entrée d'environ 3 m/s. Par conséquent, il est recommandé de ne pas dépasser la vitesse mentionnée lors de la sélection d'un régulateur de différence de pression.
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