Calcul et sélection du régulateur de température à action directe pour l'eau
EXEMPLE
Sélection du régulateur de température
Un régulateur de température à action directe 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 fluide de travail en fermant le flux de chaleur ou de fluide de refroidissement. La capacité de régulation est déterminée par l'autorité de la vanne dans le système contrôlé, c'est pourquoi il est recommandé de choisir une vanne en tenant compte de la courbe de sa caractéristique de régulation, associée à la déviation de l'autorité du régulateur de température par rapport à 1. Sinon, le processus de régulation peut se dérouler en mode binaire.
La précision de maintien de la température par le régulateur de température dépend de l'hystérésis et de la zone de proportionnalité du capteur thermique, et la vitesse de réaction aux écarts de température dépend de la constante de temps.
Dans les systèmes à paramètres changeants rapidement, il est préférable de choisir des régulateurs 'rapides' avec une constante de temps allant jusqu'à 60 secondes, et dans les systèmes avec des chauffe-eau et des accumulateurs de chaleur, des régulateurs 'plus lents' suffiront.
Il est recommandé de choisir le capteur thermique du régulateur de température de manière à ce que la température maintenue se situe dans le tiers central de la plage réglable.
Méthodologie de calcul
La méthodologie de calcul et de sélection du régulateur de température consiste à déterminer :
- la capacité de débit nécessaire du régulateur
- la plage optimale des températures maintenues
- la vitesse de fermeture et la précision du maintien
Calcul de la capacité de débit
Le calcul de la capacité de débit du régulateur de température Kv est basé sur des données concernant le débit du fluide caloporteur à travers lui et la chute de pression admissible. Il convient de noter que plus le pourcentage de pertes sur la section régulée introduit par le régulateur de température est élevé, plus son autorité est grande et plus la régulation sera fluide.
L'algorithme de sélection du régulateur de température décrit ci-dessus utilise par défaut la caractéristique de travail initiale - linéaire - pour le calcul de la déviation de la caractéristique de régulation de la vanne par rapport à l'autorité 1.
Calcul de la possibilité de cavitation
La cavitation est la formation de bulles de vapeur dans le flux d'eau qui se produit lorsque la pression y 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, qui se produit lorsque la section de passage est rétrécie. La section de passage du régulateur de température est justement ce rétrécissement, où la pression peut chuter jusqu'à la pression de saturation, et c'est l'endroit le plus probable pour l'apparition de la cavitation. Les bulles de vapeur sont instables, elles apparaissent brusquement et disparaissent tout aussi brusquement, ce qui conduit à l'érosion des particules métalliques de la vanne, provoquant ainsi son usure prématurée. En plus de l'usure, la cavitation entraîne une augmentation du niveau de bruit lors du fonctionnement de la vanne.
Les principaux facteurs influençant l'apparition de la cavitation sont :
- Température de l'eau - plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est grande.
- Pression de l'eau - devant la vanne régulatrice, plus elle est élevée, moins la probabilité de cavitation est grande.
- Chute de pression admissible - plus elle est élevée, plus la probabilité de cavitation est grande. Il convient de noter ici que dans la position de la vanne proche de la fermeture, la pression d'étranglement sur le régulateur de température tend à la pression excédentaire sur la section régulée.
- La caractéristique de cavitation du régulateur de température est déterminée par les particularités de l'élément régulateur de la vanne. Le coefficient de cavitation est différent pour les différents types de régulateurs et doit être indiqué dans leurs spécifications techniques. Cependant, comme la plupart des fabricants ne fournissent pas cette valeur, l'algorithme de calcul est basé sur une plage des coefficients de cavitation les plus probables.
Calcul du régulateur de température pour la génération de bruit
Une vitesse d'écoulement élevée à l'entrée du régulateur de température peut entraîner des niveaux de bruit élevés. Pour la plupart des locaux où des régulateurs de température sont installés, le niveau de bruit admissible est de 35-40 dB(A), ce qui correspond à une vitesse à l'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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