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Cálculo e Seleção do Regulador de Temperatura Auto-atuante da Água
EXEMPLO
Seleção do Regulador de Temperatura
Um regulador de temperatura auto-atuante é um elemento independente do sistema de aquecimento que não requer componentes adicionais e funciona sem fontes de energia externas.
A principal tarefa do regulador de temperatura é controlar o processo de aquecimento ou resfriamento do meio de trabalho, bloqueando o fluxo de calor ou portador de frio. A capacidade de regulação é determinada pela autoridade da válvula no sistema controlado, portanto, recomenda-se escolher uma válvula levando em consideração a curvatura de sua característica de regulação, associada ao desvio da autoridade do regulador de temperatura de 1. Caso contrário, o processo de regulação pode ocorrer em um modo de duas posições.
A precisão de manter a temperatura pelo regulador depende da histerese e da zona de proporcionalidade do atuador térmico, e a velocidade de reação aos desvios de temperatura depende da constante de tempo.
Em sistemas com parâmetros que mudam rapidamente, é melhor preferir reguladores 'rápidos' com uma constante de tempo de até 60 segundos, e em sistemas com aquecedores de água de armazenamento e acumuladores de calor, reguladores 'mais lentos' serão suficientes.
Recomenda-se escolher o atuador térmico do regulador de temperatura de forma que a temperatura mantida esteja no terço médio da faixa regulada.
Metodologia de Cálculo
A metodologia de cálculo e seleção para um regulador de temperatura envolve determinar:
- a capacidade de vazão necessária do regulador
- a faixa ideal de temperaturas suportadas
- a velocidade de fechamento e a precisão de manutenção
Cálculo da Capacidade de Vazão
O cálculo da capacidade de vazão do regulador de temperatura Kv é baseado em dados sobre a vazão do portador de calor através dele e a perda de carga permitida. Deve-se notar que quanto maior a porcentagem de perdas na seção controlada contribuída pelo regulador de temperatura do excesso de pressão disponível, maior será sua autoridade e mais suave será a regulação.
O algoritmo para selecionar um regulador de temperatura descrito acima, ao calcular o desvio da característica de regulação da válvula da autoridade de 1, usa por padrão a característica de operação inicial - linear.
Cálculo da Possibilidade de Ocorrência de Cavitação
A cavitação é a formação de bolhas de vapor no fluxo de água, que se manifesta quando a pressão nele cai abaixo da pressão de saturação do vapor de água. A equação de Bernoulli descreve o efeito do aumento da velocidade do fluxo e da diminuição da pressão nele, que ocorre quando a área de fluxo se estreita. A área de fluxo do regulador de temperatura é exatamente esse estreitamento, a pressão no qual pode cair para a pressão de saturação, e o local da formação de cavitação mais provável. As bolhas de vapor são instáveis, aparecem bruscamente e desaparecem igualmente bruscamente, isso leva à erosão de partículas de metal do obturador da válvula, o que inevitavelmente causará seu desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação leva a um aumento do ruído durante a operação da válvula.
Os principais fatores que afetam a ocorrência de cavitação:
- Temperatura da água - quanto maior, maior a probabilidade de cavitação.
- Pressão da água - antes da válvula reguladora, quanto maior, menor a probabilidade de cavitação.
- Perda de pressão permitida - quanto maior, maior a probabilidade de cavitação. Deve-se notar aqui que na posição do obturador da válvula próxima ao fechamento, a pressão estrangulada no regulador de temperatura tende à pressão excessiva na seção controlada.
- Característica de cavitação do regulador de temperatura - determinada pelas características do elemento regulador da válvula. O coeficiente de cavitação é diferente para diferentes tipos de reguladores e deve ser indicado em suas especificações técnicas. No entanto, como a maioria dos fabricantes não especifica esse valor, o algoritmo de cálculo inclui a faixa dos coeficientes de cavitação mais prováveis.
Cálculo do Ruído do Regulador de Temperatura
A alta velocidade de vazão no tubo de entrada do regulador de temperatura pode causar um alto nível de ruído. Para a maioria dos cômodos onde os reguladores de temperatura são instalados, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB (A), o que corresponde a uma velocidade no tubo de entrada da válvula de aproximadamente 3 m/s. Portanto, ao escolher um regulador de temperatura, recomenda-se não exceder a velocidade especificada.
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