Calcolo e selezione della Valvola di riduzione della pressione
ESEMPIO
Metodologia di calcolo
Il calcolo di una valvola di riduzione consiste nel determinare la sua capacità di portata, l'intervallo di regolazione necessario e verificare la possibilità di rumore e cavitazione.
Calcolo della capacità di portata
La relazione tra la perdita di pressione e la portata dell'acqua è chiamata capacità di portata - Kvs.
Kvs - la capacità di portata, è numericamente uguale alla portata in m³/h attraverso una valvola di riduzione completamente aperta quando la caduta di pressione sulla valvola è di 1 bar.
Kv - lo stesso, per l'apertura parziale della valvola.
Sapendo che quando la portata cambia di un fattore 'n', la caduta di pressione sulla valvola cambia di un fattore 'n²', è facile determinare il Kv richiesto della valvola di riduzione sostituendo la portata di progetto e la pressione in eccesso nell'equazione di calcolo.
Alcuni produttori raccomandano di selezionare una valvola di riduzione con il valore Kvs più vicino al valore Kv ottenuto. Questo approccio consente una maggiore precisione nella regolazione della portata al di sotto del valore calcolato, ma non consente di aumentare la portata al di sopra del valore desiderato, che spesso è necessario. Non critichiamo il metodo sopra descritto, ma raccomandiamo di selezionare le valvole di riduzione in modo che la capacità di portata richiesta rientri nell'intervallo del 50 al 70% della corsa dell'asta. Una valvola di riduzione calcolata in questo modo può ridurre con precisione la portata rispetto al valore impostato e aumentarla leggermente.
L'algoritmo di calcolo sopra genera un elenco di valvole di riduzione per le quali il valore Kv richiesto rientra nell'intervallo del 50-70% della corsa dell'asta.
Come risultato del processo di selezione, viene fornita una percentuale di apertura della valvola di riduzione in cui viene regolata la pressione in eccesso desiderata quando si verifica un determinato flusso d'acqua.
Selezione dell'intervallo di regolazione
L'intervallo di regolazione della valvola di riduzione dipende dalla forza di compressione della molla. Alcune valvole di riduzione sono dotate di una sola molla e hanno solo un intervallo di regolazione per la pressione, mentre altre possono essere dotate di molle di diversa rigidità e avere diversi intervalli di regolazione. La pressione che la valvola di riduzione manterrà deve rientrare nell'intervallo di regolazione.
Calcolo della possibilità di cavitazione
La cavitazione è la formazione di bolle di vapore nel 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 di aumento della velocità del flusso e riduzione della pressione, che si verifica quando la sezione di passaggio si restringe. La sezione di passaggio tra il disco della valvola e la sella della valvola di riduzione è lo stesso restringimento, dove la pressione può scendere fino alla pressione di saturazione, e il luogo più probabile per la formazione di cavitazione. Le bolle di vapore sono instabili, appaiono improvvisamente e collassano altrettanto rapidamente, il che porta all'erosione delle particelle metalliche dai componenti della valvola, causando inevitabilmente un'usura prematura. Oltre all'usura, la cavitazione provoca un aumento del rumore durante il funzionamento delle valvole di riduzione.
I principali fattori che influenzano la formazione di cavitazione sono:
- Temperatura dell'acqua - più alta è, maggiore è la probabilità di cavitazione.
- Pressione dell'acqua - prima della valvola di riduzione, più alta è, minore è la probabilità di cavitazione.
- Pressione di strozzamento - più alta è, maggiore è la probabilità di cavitazione.
- Caratteristica di cavitazione della valvola - determinata dalle caratteristiche dell'elemento di strozzamento della valvola. Il coefficiente di cavitazione varia per i diversi tipi di valvole di riduzione e deve essere indicato nelle loro specifiche tecniche, ma poiché la maggior parte dei produttori non specifica questo valore, l'algoritmo di calcolo include un intervallo dei coefficienti di cavitazione più probabili.
Dopo aver verificato la cavitazione, può essere emesso il seguente risultato:
- 'No' - non ci sarà cavitazione.
- 'Possibile' - su alcune configurazioni di valvole, la cavitazione può verificarsi, si consiglia di modificare uno dei fattori sopra menzionati.
- 'Sì' - la cavitazione si verificherà, cambiare uno dei fattori che influenzano la cavitazione.
Calcolo del rumore
Una velocità di flusso elevata all'ingresso della valvola di riduzione può causare livelli di rumore elevati. Per la maggior parte delle installazioni in cui sono installate le valvole di riduzione, 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, si raccomanda di non superare questa velocità nella selezione di una valvola di riduzione.
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