Szelepkiválasztás szempontjai Danfoss Elektronikus Akadémia. www.futestechnika.danfoss.com

Szelepkiválasztás szempontjai Danfoss Elektronikus Akadémia www.futestechnika.danfoss.com

Szelepkiválasztás szempontjai Alapvető jellemzők Szabályozószelep karakterisztika Szelepautoritás Kvs-érték Szabályozási arány Kavitáció Nyomáskiegyenlített szelepek Lágy tömítés Szelepméretezés imcv rendszer Energia-megtakarítás Motoros forgócsap Energia-megtakarítás 27 augustus 2013 2

Alapvető jellemzők (ISO 5752*) NNy Névleges nyomás* 1-1,6-2,5-4 - 6-10 - 16-25 - 40 (bar) Alacsony névleges nyomás: NNy 16 bar, Közepes névleges nyomás: NNy 25 ~ PN40 bar. NÁ Névleges átmérő* 10-15 - 20-25 - 32-40 - 50-65 - 80-100 - 125-150 - 200-250 300 Tközeg - Közeghőmérséklet Alacsony érték: T < 120 C Közepes érték: T 120 C - 350 C 27 augustus 2013 3

Szabályozószelep karakterisztika Kapcsolat a szelepemelkedés és a kv-érték között, állandó nyomáskülönbség mellett. Lineáris: gőz-víz hőcserélő (távhő rendszer) Logaritmikus: gyors reakció igény esetén radiátoros fűtések, légtechnikai- és fan-coil rendszer, gőz-víz hőcserélő (HVAC rendszer) Osztott: változó igény esetén (HMV rendszer) Gyors nyitás: lassú reakció igény esetén nyit-zár (ON/OFF) rendszerek (uszoda) Speciális: Danfoss imcv szelepek S-karakterisztika: nincs igény pontosan meghatározott karakterisztikára (forgócsapok) A jól megválasztott szelepkarakterisztika biztosítja a rendszer megfelelő működését! Ülékes szelepek karakterisztikája 27 augustus 2013 4

Lineáris hőátadás HŐTERMELŐ KIMENŐ KARAKTERISZTIKA SZELEPÁTFOLYÁS KARAKTERISZTIKA LINEÁRIS HŐÁTADÁSI KARAKTERISZTIKA hőteljesítmény % térfogatáram % kimeneti % térfogatáram % szelepemelkedés % szelepemelkedés % 5 27 augustus 2013 5

Szelepkarakterisztika Logaritmikus karakterisztika Lineáris karakterisztika Ideális Ideális 27 augustus 2013 6

Lineáris hőátadás Danfoss AME 435 arányos motor 7 27 augustus 2013 7

Osztott karakterisztikájú szelepek 1 0.9 0.8 relativ Kv érték 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 max 120s 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Relativ szelepemelkedés max 10K ±2K Maximális hőfokeltérés a megkívánt értéktől: ± 10K használati meleg víz készítésnél ± 5K fűtési rendszereknél Maximális hőmérséklet ingás a megkívánt értéktől: ± 2K 27 augustus 2013 8

Speciális szelep-karakterisztika Egyenszázalékos szelepállás 30-100% Lineáris szelepállás 0-30% 27 augustus 2013 9

S - karakterisztika - Nincs igény pontosan meghatározott szelep-karakterisztikára (S) 27 augustus 2013 10

Szelepautoritás (Va) - szabályozhatóság p szab.szakasz pszelep p szab.szakasz Megmutatja a szelep és a szabályozott szakasz nyomásviszonyát. Számítása: p szelep a = pszelep + p szab.szakasz Kielégítő: a = 0,3-0,7 p szelep = nyomásesés a teljesen nyitott szelepen p szabályozott szakasz = nyomásesés a szakasz további részén, teljesen nyitott szelepnél Q/Q 0 % térf. áram p 0 autoritás - diagram a=0,1 a=0,2 a=0,3 a=0,5 a=1,0 H/H 0 % szelepemelkedés 27 augustus 2013 11

Szelepautoritás (Va) 100 % SZELEPAUTORITÁS, motoros szelep esetén, csak dp szabályozó alkalmazásával érhető el, amely biztosítja az állandó dp-t a szelepen (dp MCV0 = dp mcv100 ) Logaritmikus karakterisztika Lineáris karakterisztika Ideális Ideális dp Q MCV HEX T 2 2 DP dp MCV Preferált Va-érték: 3-járatú szelep Va>30%, átmeneti szelep Va>50% 27 augustus 2013 12

k vs és k v érték kv - az a térfogatáram, amely adott szelepállás esetén, 1 bar nyomáskülönbség hatására, átfolyik a szelepen kvs - az a térfogatáram, amely teljesen nyitott szelep esetén, 1 bar nyomáskülönbség hatására, átfolyik a szelepen kvr - az a legkisebb térfogatáram, amely 1 bar nyomáskülönbség hatására, még stabil hőmérsékletszabályozást biztosít. k v (m3/h) = Q (m3/h) p (bar) 27 augustus 2013 13

Térfogatáram (Q) Függ: A szelep kv-értékétől A szelepre ható nyomáskülönbségtől (dpv) Q = kv* dpv [m 3 /h] 27 augustus 2013 14

k vs és k v érték Víz közeg: Keverék: Kv = Q p Kv = Q ρ p 1 = ρ % of compound1 % of + ρ 1 compound2 ρ 2 Q = Kv * p Q P(kW) = 1,16* ( K) t m 3 h p = Q K vs 2 Q = P(kW)*0,86 m ( K) t 3 h 27 augustus 2013 15

k v érték számítás Párhuzamos kapcsolás Soros kapcsolás k V1 kv1 k V 2 k v0 k V2 = k v1 + k v2 [ m 3 / h] 1 k 2 v0 1 = k 2 v1 1 + k 2 v2 2 2 kv 1 kv2 3 kv0 = [ m / h] 2 2 k + k v1 v2 27 augustus 2013 16

Szabályozási arány (R - dinamikus tartomány) Állandó nyomáskülönbség mellett a maximális és minimális vízmennyiségek aránya. VF (NA 20-150), VRB (NA 20-50) 100:1) k R = k vs vr Példa: R = 50 : 1 kvs = 10 m 3 /h k vr = 10 50 = 0,2 m 3 /h Szabályozási arány 50:1 -> A szabályozószelep szelepemelkedésének 2 %-áig a szelepkarakterisztika nem pontos! 27 augustus 2013 17

Kavitáció üregesedés (VF / VRB 0,4) db,a lamináris áramlás turbulens áramlás kritikus áramlás maximális zaj L p 0 z X 1 s Kavitáció zaj, rezgések és anyag erózió p1 nyomás a szelep előtt (abszolút nyomás) [bar] ps abszolút telítési nyomás [bar] z kavitációs tényező Gömbcsapok Z = 0,1 0,2 Elzáró és fojtó szelepek Z = 0,15-0,25 Szabványos szabályozó szelepek Z = 0,3 0,5 Alacsony zajszintű szabályozó szelepek Z = 0,6 0,9 27 augustus 2013 18

Kavitáció Definíció: z = Max. megengedhető nyomáskülönbség a teljesen nyitott szelepen: p p p 1 p b max = z ( p p ) 1 p Legrosszabb eset: p1 nyomás a szelep előtt (abszolút nyomás) [bar] ps abszolút telítési nyomás [bar] z kavitációs tényező S p b = p S max = z ( p p ) 1 S Danfoss szelepek: z = 0,2 0,6 (NA függő) Temperature [ C] Absolute saturation pressure p S [bar] 30 0,042 35 0,056 40 0,074 45 0,096 50 0,123 55 0,157 60 0,199 65 0,250 70 0,312 75 0,386 80 0,474 85 0,578 90 0,701 95 0,846 100 1,013 105 1,209 110 1,433 115 1,691 120 1,985 125 2,322 130 2,703 135 3,132 140 3,614 145 4,156 150 4,762 27 augustus 2013 19

Nyomáskiegyenlített szelepek DN 40 DN 80 (DN 65-80 szelepek) px p1 = px p1 p2 px p2 p1 27 augustus 2013 20

Lágy tömítés A hatékony EPDM anyagú O-gyűrűs lágytömítés teszi lehetővé a tömörzárást. 27 augustus 2013 21

Szelepméretezés Q kv dp v = 1 bar Szelep kapacitás kv = Q dp V [m 3 /h] Nyomásesés a szelepen dp V = Q kv 2 [Bar] Vízmennyiség Q = kv dp V [m 3 /h] 27 augustus 2013 22

Méretezési példa t = 90-50 = 40 C 90 C 50 C dp dp V p = 0,4 Bar P = 350 kw 27 augustus 2013 23

Kv-érték számítás Térfogatáram(Q) [ kw ] t[ K ] P 0,86 350 0,86 = [ m h] [ ] 3 3 Q = = 7,5 m / h Q / 40 k v -érték Q kv = kv = = 11,9[ m / h] dp V 7,5 3 0,4 Számított k v = 11,9 m 3 /h 27 augustus 2013 24

Szepel kiválasztás Számított kv = 11,9 m3/h Szelepkiválasztás adatlapból: (válasszuk a következő nagyobb kv-értékű szelepet a számítottnál) Választottk vs = 16 m 3 /h 27 augustus 2013 25

Nyomáskülönbség és térfogatáram Nyomáskülönbség a teljesen nyitott szelepen: dp V = Q kvs 2 7,5 dp V = = 0, 22 16 2 [ bar ] Térfogatáram a teljesen nyitott szelepen: Q = kv dp V [ m h] 3 Q = 16 0,4 = 10 / 27 augustus 2013 26

Szelepnyitási fok (x) k x = V 100% k VS k V [m 3 /h] K VS k V x min 30% x 100% opening [ % ] 27 augustus 2013 27

Közeg áramlási sebessége v 4 Q = π d 2 1000 3,6 v medium flow velocity [m/s] Q nominal medium flow rate across the system [m 3 /h] d valve/valve seat diameter [mm] v v max = 3...3,5 m/s 27 augustus 2013 28