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Calcul et Sélection du Régulateur de Température d'Eau Auto-actionné
EXEMPLE
Sélection du Régulateur de Température
Un régulateur de température auto-actionné est un élément indépendant du système de chauffage qui ne nécessite pas de composants supplémentaires et fonctionne sans sources d'énergie externes.
La tâche principale du régulateur de température est de contrôler le processus de chauffage ou de refroidissement du milieu de travail en bloquant le flux de chaleur ou de froid. La capacité de régulation est déterminée par l'autorité de la vanne dans le système contrôlé, il est donc recommandé de choisir une vanne en tenant compte de la courbure de sa caractéristique de régulation, associée à la déviation de l'autorité du régulateur de température de 1. Sinon, le processus de régulation peut se dérouler en mode à deux positions.
La précision du maintien de la température par le régulateur dépend de l'hystérésis et de la zone de proportionnalité de l'actionneur thermique, et la vitesse de réaction aux écarts de température dépend de la constante de temps.
Dans les systèmes avec des paramètres qui changent rapidement, il est préférable de préférer les régulateurs «rapides» avec une constante de temps allant jusqu'à 60 secondes, et dans les systèmes avec des chauffe-eau à accumulation et des accumulateurs de chaleur, les régulateurs «plus lents» suffiront.
Il est recommandé de choisir l'actionneur thermique du régulateur de température de manière à ce que la température maintenue se situe dans le tiers médian de la plage régulée.
Méthodologie de Calcul
La méthodologie de calcul et de sélection d'un régulateur de température implique de déterminer:
- la capacité de débit requise du régulateur
- la plage optimale de températures supportées
- la vitesse de fermeture et la précision de maintien
Calcul de la Capacité de Débit
Le calcul de la capacité de débit du régulateur de température Kv est basé sur les données relatives au débit du caloporteur à travers celui-ci et à la perte de charge admissible. Il convient de noter que plus le pourcentage de pertes dans la section contrôlée apporté par le régulateur de température à partir de la surpression disponible est élevé, plus son autorité est élevée et plus la régulation sera fluide.
L'algorithme de sélection d'un régulateur de température décrit ci-dessus, lors du calcul de l'écart de la caractéristique de régulation de la vanne par rapport à l'autorité de 1, utilise par défaut la caractéristique de fonctionnement initiale - linéaire.
Calcul de la Possibilité d'Apparition de Cavitation
La cavitation est la formation de bulles de vapeur dans le flux d'eau, qui se manifeste lorsque la pression dans celui-ci tombe 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 diminution de la pression dans celui-ci, qui se produit lorsque la section de flux se rétrécit. La section de flux du régulateur de température est exactement un tel rétrécissement, la pression dans laquelle peut chuter jusqu'à la pression de saturation, et le lieu de la formation de cavitation la plus probable. Les bulles de vapeur sont instables, elles apparaissent brusquement et disparaissent tout aussi brusquement, cela conduit à l'érosion des particules de métal de l'obturateur de la vanne, ce qui entraînera inévitablement son usure prématurée. Outre l'usure, la cavitation entraîne une augmentation du bruit pendant le fonctionnement de la vanne.
Les principaux facteurs affectant l'apparition de cavitation:
- Température de l'eau - plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est grande.
- Pression de l'eau - avant la vanne de régulation, plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est faible.
- Perte de pression admissible - plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est grande. Il convient de noter ici que dans la position de l'obturateur de la vanne proche de la fermeture, la pression étranglée au régulateur de température tend vers la surpression dans la section contrôlée.
- Caractéristique de cavitation du régulateur de température - déterminée par les caractéristiques de l'élément de régulation de la vanne. Le coefficient de cavitation est différent pour différents types de régulateurs et doit être indiqué dans leurs données techniques. Cependant, comme la plupart des fabricants ne spécifient pas cette valeur, l'algorithme de calcul inclut la plage des coefficients de cavitation les plus probables.
Calcul du Bruit du Régulateur de Température
Une vitesse de flux élevée dans le tuyau d'entrée du régulateur de température peut provoquer un niveau de bruit élevé. Pour la plupart des pièces où les régulateurs de température sont installés, le niveau de bruit admissible est de 35-40 dB (A), ce qui correspond à une vitesse dans le tuyau d'entrée de la vanne d'environ 3 m/s. Par conséquent, lors du choix d'un régulateur de température, il est recommandé de ne pas dépasser la vitesse spécifiée.
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