Coeficientul de debit al unei supape

Coeficientul de debit sau debitul (coeficientul de debit), este un parametru al rezistenței hidraulice , indicat în standardul european cu K _v și în standardul american C _v. În standardul european se referă la apă la o temperatură între 5 și 30 ° C (în mod normal 15-16 ° C), în cea americană la apă la 60 ° F. Este utilizat în special pentru fiecare tip de supapă , dar teoretic poate fi referit și la alte componente hidraulice și la secțiuni de conducte.

Introducere

Valoarea coeficientului de debit leagă debitul volumetric Q prin căderea de presiune localizată relativă Δp folosind următoarea formulă:

Q=K_{v}\,\Delta p^{\frac {1}{2}}

{\ displaystyle Q = K_ {v} \, \ Delta p ^ {\ frac {1} {2}}}

{\ displaystyle Q = K_ {v} \, \ Delta p ^ {\ frac {1} {2}}}

care derivă pur și simplu din legea fricțiunii vâscoase :

\Delta p=f\rho {\frac {u^{2}}{2}}

{\ displaystyle \ Delta p = f \ rho {\ frac {u ^ {2}} {2}}}

{\ displaystyle \ Delta p = f \ rho {\ frac {u ^ {2}} {2}}}

unde f este numărul Fanning . De fapt, deoarece debitul volumetric este pur și simplu produsul debitului mediu pentru secțiunea conductei supapei:

\Delta p=f\rho {\frac {Q^{2}}{2S^{2}}}

{\ displaystyle \ Delta p = f \ rho {\ frac {Q ^ {2}} {2S ^ {2}}}}

{\ displaystyle \ Delta p = f \ rho {\ frac {Q ^ {2}} {2S ^ {2}}}}

inversând acum ecuația pentru a obține debitul volumetric:

Q={\sqrt {\frac {2}{\rho }}}\,\,S\,f^{-{\frac {1}{2}}}\Delta p^{\frac {1}{2}}

{\ displaystyle Q = {\ sqrt {\ frac {2} {\ rho}}} \, \, S \, f ^ {- {\ frac {1} {2}}} \ Delta p ^ {\ frac { 1} {2}}}

{\ displaystyle Q = {\ sqrt {\ frac {2} {\ rho}}} \, \, S \, f ^ {- {\ frac {1} {2}}} \ Delta p ^ {\ frac { 1} {2}}}

deoarece pentru coeficientul de debit densitatea este fixă egală cu cea a apei, este în cele din urmă proporțională cu secțiunea conductei supapei, cu inversul rădăcinii numărului mediu de ventilare din secțiune:

K_{v}\propto \,S\,\,f^{-{\frac {1}{2}}}

{\ displaystyle K_ {v} \ propto \, S \, \, f ^ {- {\ frac {1} {2}}}}

{\ displaystyle K_ {v} \ propto \, S \, \, f ^ {- {\ frac {1} {2}}}}

Parametrii influențiali

După cum am văzut, coeficientul de curgere este proporțional cu secțiunea conductei supapei, cu inversul rădăcinii numărului mediu de ventilare din secțiune. Prin urmare, coeficientul nominal al debitului depinde în esență de:

diametrul nominal al supapei (supapele mai mari dau coeficienți de debit mai mari);
tipul de supapă (o supapă cu bilă cu același diametru are, de obicei, un coeficient de debit mai mare decât o supapă cu glob , iar printre supapele cu glob, o supapă cu debit liber are de obicei un coeficient mai mare decât una cu debit pornit).

Valoarea coeficientului efectiv de curgere depinde de cel nominal și de:

fluid de lucru (un ulei diatermic, aerul sau alte gaze de exemplu dau coeficienți de curgere diferiți de cei nominali, care sunt menționați la apă);
deschiderea obturatorului în momentul considerat.

Valoarea nominală este indicată de producătorul care furnizează în fișa tehnică a produsului caracteristica de reglare sau tendința factorului cu diametrul nominal și deschidere, de obicei sub formă grafică (în abscisă cursa tijei sau rotația mingii, în ordonată coeficientul de debit). Obturatorul unei supape este întotdeauna axial simetric. În funcție de forma secțiunii din planul radial-axial, caracteristica poate fi făcută concavă, liniară sau convexă ^[1] :

caracteristica de deschidere concavă sau rapidă este aleasă pentru reglare și este realizată cu un obturator parabolic;
caracteristica liniară este aleasă pentru o supapă de reglare mai limitată și este realizată cu un obturator parabolic.

Coeficientul pentru o supapă de control variază de obicei mai puțin în jurul deschiderii totale decât și rămâne până la aproximativ 70% din închiderea dincolo de care devine foarte abruptă.

De exemplu, operațiunile de închidere a unei supape de închidere, cum ar fi supapa de poartă sau supapa fluture , trebuie efectuate mai lent în secțiunea finală, pentru a reduce valorile Δp și, în consecință, ΔQ, care ar putea agrava cursa închiderea berbecului .

În consecință, în cazul deschiderii supapei, este necesar să se acorde atenție, în schimb, secțiunii inițiale. Din acest motiv, piesele de comandă ale supapelor sunt echipate cu un reductor .

Cv și Kv

Măsurile impuse de standardul european rata volumetrică de curgere în m³ / oră, iar presiunea în bar , prin urmare, fluxul de coeficient K _v se măsoară în $h^{-1}$ ${\ displaystyle h ^ {- 1}}$ ${\ displaystyle h ^ {- 1}}$ bar ^-1/2 m ³ , în timp ce standardul american măsoară debitul volumetric în GPM ( galoni pe minut) și presiunea în psi , prin urmare coeficientul de debit este exprimat în 1 psi ^-1/2 GPM. În țările anglo-saxone, se face referire la coeficientul de debit indicat în mod normal prin abrevierea C _v care corespunde unui debit de apă, exprimat în GPM (galoane SUA pe minut), la o temperatură de 60 ° F care corespunde unei cădere de presiune statică de 1 psi .

Cei doi coeficienți sunt legați de următoarea relație:

K _v = 0,865 C _v

Calcul

dimensionarea unei supape: după ce se cunoaște debitul și căderea de presiune localizată care trebuie obținută, se determină Kv _; odată cunoscută această valoare, diametrul cel mai potrivit al supapei este identificat prin intermediul curbelor de mai sus;
calculul debitului: odată cunoscute căderea de presiune și coeficientul de debit, se determină debitul;
calculul căderii de presiune localizate, datorită supapei: odată ce se cunoaște debitul și coeficientul de debit, se determină Δp.

Reguli

CEI IEC 60534-2-3: Supape de reglare a proceselor industriale. Capacitatea debitului. Proceduri de testare

Notă

^ Saccani, Bianchini, Pellegrini: Valve, actuators and control modes Arhivat 17 aprilie 2015 la Internet Archive ., P. 12-15

Elemente conexe

linkuri externe

Calculul presiunii cu coeficientul de debit

Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu ingineria

[1] Saccani, Bianchini, Pellegrini: Valve, actuators and control modes Arhivat 17 aprilie 2015 la Internet Archive ., P. 12-15

[1]