Calcolo e Selezione della Valvola di Bilanciamento
ESEMPIO
Metodo per il calcolo della valvola di bilanciamento
Nei sistemi di ingegneria, le valvole di bilanciamento manuali sono utilizzate per risolvere numerosi compiti, come limitare il consumo, bilanciare i circuiti di circolazione o semplicemente regolare la pressione. Indipendentemente dal compito, il calcolo di una valvola di bilanciamento consiste nel determinare la sua capacità di flusso, attraverso la quale una determinata pressione in eccesso sarà regolata a un flusso specificato. Oltre a rispettare la capacità di flusso, la valvola di bilanciamento selezionata deve essere verificata per la possibilità di cavitazione e rumore dovuti alle alte velocità dell'acqua che la attraversano.
Calcolo della capacità di flusso di una valvola di bilanciamento
La dipendenza della perdita di pressione dal flusso attraverso una valvola di bilanciamento è chiamata capacità di flusso - Kvs.
Kvs - la capacità di flusso è numericamente uguale al flusso in m³/h, attraverso una valvola di bilanciamento completamente aperta, dove le perdite di pressione sono pari a 1 bar.
Kv - lo stesso, con apertura parziale della valvola.
Conoscendo che con una variazione del flusso di N volte, le perdite di pressione cambiano di N al quadrato, è facile determinare il Kv richiesto di una valvola di bilanciamento sostituendo il flusso calcolato e la pressione in eccesso nell'equazione.
Alcuni produttori raccomandano di scegliere una valvola di bilanciamento con un valore Kvs leggermente superiore rispetto al valore Kv ottenuto. Questo approccio consente di regolare più accuratamente il flusso al di sotto del valore impostato, ma non consente di aumentare il flusso d'acqua oltre il valore impostato, che spesso è necessario superare. Non critichiamo questo metodo, ma raccomandiamo di scegliere una valvola di bilanciamento in modo tale che il valore della capacità di flusso richiesto sia compreso tra il 50 e il 70% della corsa dello stelo. Una valvola di bilanciamento calcolata in questo modo può sia ridurre che aumentare leggermente il flusso con sufficiente precisione.
L'algoritmo di calcolo sopra riportato fornisce un elenco di valvole di bilanciamento per le quali il valore Kv richiesto rientra nel range del 50-70% della corsa dello stelo.
Nei risultati di ricerca, è indicata la percentuale di apertura dell'otturatore della valvola di bilanciamento, attraverso la quale la pressione in eccesso è regolata al flusso specificato. I valori indicati sono validi solo per le valvole con caratteristica di flusso lineare. Il grado di apertura delle valvole con una caratteristica diversa sarà diverso.
Calcolo della valvola di bilanciamento per la possibilità di cavitazione
La cavitazione è la formazione di bolle di vapore in un flusso d'acqua che si verifica quando la pressione nel flusso scende al di sotto della pressione di saturazione del vapore acqueo. L'equazione di Bernoulli descrive l'effetto dell'aumento della velocità del flusso e della riduzione della pressione che si verifica quando la sezione di passaggio si restringe. La sezione di passaggio tra la valvola e la sede della valvola di bilanciamento è questo restringimento, dove la pressione può scendere alla pressione di saturazione, ed è il luogo più probabile per la formazione di cavitazione. Le bolle di vapore sono instabili, appaiono bruscamente e si collassano altrettanto rapidamente, il che porta all'erosione delle particelle metalliche dalla valvola, il che inevitabilmente causerà un'usura prematura. Oltre all'usura, la cavitazione porta a un aumento del rumore durante il funzionamento della valvola.
I principali fattori che influenzano la cavitazione:
- Temperatura dell'acqua - più alta è, maggiore è la probabilità di cavitazione.
- Pressione dell'acqua - davanti alla valvola di bilanciamento, più alta è, minore è la probabilità di cavitazione.
- Pressione regolata - più alta è, maggiore è la probabilità di cavitazione.
- Caratteristica di cavitazione della valvola di bilanciamento - determinata dalle caratteristiche dell'elemento di regolazione della valvola. Il coefficiente di cavitazione è diverso per diversi tipi di valvole di bilanciamento e deve essere indicato nelle loro specifiche tecniche, ma poiché la maggior parte dei produttori non indica questo valore, l'algoritmo di calcolo include un intervallo dei coefficienti di cavitazione più probabili.
Il risultato della verifica della cavitazione può essere il seguente:
- [Nessuna] – la cavitazione non si verificherà.
- [Possibile] – la cavitazione può verificarsi su alcune valvole di determinati modelli, si consiglia di modificare uno dei fattori descritti sopra.
- [Presente] – la cavitazione si verificherà sicuramente, modificare uno dei fattori che influenzano la cavitazione.
Calcolo della valvola di bilanciamento per la generazione di rumore
L'alta velocità del flusso all'ingresso della valvola di bilanciamento può causare livelli di rumore elevati. Per la maggior parte delle stanze in cui sono installate valvole di bilanciamento, il livello di rumore consentito è di 35-40 dB(A), che corrisponde a una velocità di circa 3 m/s all'ingresso della valvola. Pertanto, nella selezione di una valvola di bilanciamento, si raccomanda di non superare questa velocità.
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