Гидравлика Герц

Рис. 7-7. Термостатический клапан в качестве регулятора /фирма «Герц»/

Радиаторные термостаты изготавливаются: со встроенным задающим устройством и встроенным датчиком, со встроенным задающим устройством и дистанционным датчиком, с комбинированным дистанционным задающим устройством и дистанционным датчиком. Датчик термостата - это обычно жидкостный элемент, редко примененяются газовые элементы и элементы на твердом веществе.

Пропорциональный регулятор без вспомогательной энергии и, следовательно, также термостатный клапан имеют нерегулируемый диапазон пропорциональности (xp), например, xp=4 K

Слишком малый диапазон пропорциональности xp имеет склонность к раска- чиванию, а слишком большой к недопустимым отклонениям регулирования.

Термостатический клапан радиатора на заводе калибрируется на точке закрытия, как правило, с пропорциональным отклонением xp = 2Ê.

Вследствие этого при заданном значе- нии 20°C через клапан проходит номинальный поток, а при температуре помещения 22°C клапан закрывается.

Возмущающими воздействиями, которые влияют на постоянную температуру в помещении и вызывают необходимость автоматического регулирования, являются:

a) наружная температура как наибольшее влияние,

Страница 80

b)солнечное излучение и ветер,

c)дополнительные источники тепла (электрические приборы, люди, свет, трубопроводы с горячей водой и т.п.).

Если изменяющиеся наружные температуры компенсируются регулированием температуры подающей линии по погоде, то термостатические клапаны должны практически лишь отрегулировать накопление тепла в помещении.

Следует предотвращать любое превышение температуры над заданной. Другими словами, Вы должны только дросселировать подачу горячей воды, то есть проходить рабочий ход в диапазоне 50 % - 0 %, что всегда имеет следствием положительное пропорциональное отклонение. Вентиль из нашего примера в условиях оптимально выбранной кривой нагрева внешнего устройства управления и сохранения других возмущающих воздействий (ветер, солнце и т.д.) при любой встречающейся наружной температуре оставался бы в позиции рабочего хода 50% (среднее положение) и давал бы протекать заданному расходу воды. Заданный расход воды бер¸т- ся из определения параметров радиатора, причем в формулу

V R

следует поставить фактическую температуру обратной линии.

7.1.5 Регулировочные клапаны (вентили), авторитет клапана (вентиля)

Характеристика регулировочного клапана определяется падением давления на н¸м. При полностью открытом регулировочном клапане(вентиле) падение давления на н¸м складывается из узлового перепада давления (KDD) за вычетом потерь давления в монтажных элементах и в трубопроводе.

Это одновременно является наименьшим падением давления pVmin, встре- чающемся в регулировочном вентиле.

При закрытом регулировочном вентиле все значение KDD относится к нему, так как расход и, следовательно, потеря давления в монтажных элементах и трубопроводе равна нулю. Это наибольшее падение давления, встречающееся в регулировочном клапане (вентиле), pVmax = KDD.

Падения давление в вентиле ни в коем случае не является постоянным. Оно изменяется с каждым ходом. Отсюда возникает характеристика «Расход-Ход», которая зависит от гидравлических условий и от геометрических размеров регулировочного участка.

Эти взаимосвязи описываются авторитетом клапана (вентиля) av:

a pV min v

pV max

ãäå:

av - авторитет клапана (внешний); pVmin - падение давления при полностью откры-

том клапане, Па; pVmax - узловое падение (перепад) давления, Па;

Рассмотрим регулировочный клапан (вентиль), рассчитанный так, что он достигает номинального расхода в полностью открытом состоянии, но обладает неблагоприятным авторитетом, равным av = 0,1. Тогда согласно рис. 7-8 уже при ходе вентиля, равном 20 %, достигается около 50% номинального расхода в противоположность регулировочному вентилю с авторитетом av=0,5,

который при ходе 20 % достигает 30% номинального расхода. Поэтому авторитет клапана av=0,5 подходит для расч¸та регулировочных клапанов (вентилей). Это сравнение показывает также ухудшение качества регулирования при выборе регулировочной арматуры с запасом по параметрам.

В клапанах (вентилях) выбранных с запасом по параметрам уменьшается ве-

личина pVmin, тогда как величина pVmax оста¸тся неизменной. Это ухудшает авторитет клапана и, следовательно, регулируе-мость, поэтому авторитет клапана дол-жен находиться в пределах av=0,3 ... 0,7.

Рис. 7-8. Характеристики при изменении авторитета регулировочного клапана

Определение параметров регулировочной арматуры:

Определение параметров регулировочных вентилей осуществляется через падение давления при полностью открытом регулировочном клапане (вентиле), то есть при номинальном расходе. Номинальный расход - это значение, определ¸нное проектировщиком при расч¸тных условиях.

ãäå:

Kv - объ¸мный поток через вентиль при падении давления 1 бар (пропускная способность клапана), м3 ÷-1; qV - îáú¸ì-

ный поток, м3 ÷-1; pVmin - падение давления при полностью открытом клапане, бар.

Величина Kv, рассчитанная по приве- д¸нному выше уравнению, да¸т основу для выбора клапана. По технической документации фирмы выбирается регулировочный клапан с ближайшим но и меньшим значением Kv. Благодаря этому влияние клапана возрастает. Изредка рассчитанное значение Kv совпадает со значением, взятым из документации фирм. Зачастую вынужденно приходят к выбору параметров

регулировочных вентилей с запасом, что влеч¸т за собой повышение объ¸много потока. Для того чтобы избежать этого и возможного недостаточного обеспече- ния других потребителей тепла, в этом случае следует подключить после регулировочного вентиля подстроечный вентиль для подстройки номинального расхода. При этом качество регулирования регулировочного вентиля ни в коем случае не ухудшится.

Она зависит от:

Расхода воды

при температуре подающей линии = const.

Соответственно этому существует

è îò:

Температуры воды

при расходе воды = const.

1.1.1 Качественное регулирование

Переменная температура подающей линии, постоянный массовый поток в потребляющем устройстве.

Схема включения, приведенная на рис. 7-9, показывает смешивание воды подающей линии генератора тепла с водой обратной линии потребляющего отопительного устройства. Участок с переменным потоком проходит вдоль генератора тепла, например, котельного контура. Потребляющие устройства (радиаторы) получают через циркуляционный насос постоянный расход воды.

Регулирование мощности на радиаторе осуществляется пут¸м изменения температуры подающей линии. Такое под-

лючение пригодно при низких температурах обратной линии, например, в топочных котлах, при подключении к централизованному теплоснабжению, в тепловых насосах.

При необходимости, минимальнe. температуру обратной линии можно обеспе- чить посредством дополнительного включения, например:

-насоса на байпас котла,

-четыр¸хходового смесителя,

-термостатического клапана:

тип «ederstat»: при 72°C биметаллическая пружина открывает клапан

тип «ederbac»: обратный клапан с тремя подключениями для предотвращения недостаточной циркуляции.

Графическая взаимосвязь между температурой подающей линии и тепловой мощностью , или наружной температурой, воспроизводит так называемая кривая нагрева.

Искривление кривой нагрева зависит от экспоненты кривой мощности поверхностей нагрева.

7.2.2 Количественное регулирование

Постоянная температура подающей линии, переменный расход в потребляющих устройствах.

Регулирование мощности в контуре отопления осуществляется дросселированием расхода воды.

При снижении расхода теплоносителя

q m c + V R

увеличивается длительность воздействия воды на поверхность нагрева, за сч¸т снижения скорости теплоносителя. Этим обуславливается е¸ дополнительное охлаждение. Таким образом, повышение разности температур теплоносителя в радиаторе несколько снижает эффект уменьшения расхода воды в приборе отопления.

Это означает, что мощность радиатора не снижается пропорционально снижению расхода воды. Зависимость представлена в привед¸нных ниже кривых дросселирования.

Из кривой дросселирования видно, что при снижении потока воды в радиаторе (калорифере и т.п.) до половины отдаваемая мощность падает только до 80%. Для половины мощности отопления достаточно лишь 10... 20 % от номинального потока воды. Регулировочный вентиль, параметры которого определены с запасом, должен работать при еще меньшем открытии вентиля.

Поэтому при дроссельном регулировании необходимо обязательно монтировать предварительно настраиваемые клапаны.

7.3 Гидравлические схемы и определение параметров

Первичная цель регулирования тепла, будь это отопление или охлаждение, состоит в том, чтобы предоставить в распоряжение расходы теплоносителей на всех устройствах потребления тепла при номинальных условиях. Далее, перепад давлений во всех контурах долежн оставаться едва изменяющимся, а расходы теплоносителя на всех стыках системы - совместимыми.

Гидравлическое соединение первичной и вторичной систем возможно в очень большом количестве вариантов соеди-

нений. Выбор правильной возможности такого соединения зависит от многих факторов. К ним относят, среди прочего, использование соответствующей установки, а также источника энергии, который необходим для теплообеспечения.

Если в распределительной сети между подающим и обратным трубопроводами имеется перепад давления, то применяются подключения, поддерживающие этот перепад. В распределителях с гидравлической развязкой с помощью накопителя или гидравлической стрелки перепада давления нет, речь идет о безнапорном распределителе. Здесь применяются подключения без перепада давления.

Разъясняются важнейшие основные схемы и представляется расч¸т этих основных схем.

НА ЗАМЕТКУ:

Должны быть предоставлены номинальные расходы во всех частях установки при всех условиях эксплуатации.

Рис. 7-14. Дроссельная схема

Признаки:

Необходим перепад давления. Количество воды с первичной и вторичной стороны переменное. Температура с первич- ной стороны переменная, со вторичной - постоянная. Регулирование мощности осуществляется посредством изменения расхода теплоносителя.

Преимущества:

Получается высокий температурный напор, поэтому данная схема пригодна для топочных устройств и для централизованного теплоснабжения.

Недостатки:

При наличии в сети трубопроводов нескольких дроссельных схем вследствие изменения хода смещается рабочая точка насоса. Возникающее изменение перепада давления влияет на отдельные потребляющие устройства.

Применение:

при распределении тепла от теплоцентралей;

при привязке к буферному накопителю,

при привязке вторичной сети к топочным устройствам,

зонное регулирование в радиаторных системах отопления и в системах отопления в полу с регулированием температуры подающего трубопровода по наружной температуре,

далее - для малых подогревателей и воздухоохладителей все размеров.

Регулировочный клапан в подающей линии служит для согласования с перепадом давления и для ограничения расхода воды.

При наличии такой формы гидравли- ческой схемы согласование мощности осуществляется через дросселирование объ¸много потока. В этом случае исполнительные клапаны берут на себя задачу изменения потока в контуре регулирования, чтобы таким образом воздействовать, например, на тепловую мощность теплоносителя.

Дроссельная схема находит сво¸ применение везде, где требуются низкие температуры обратной линии и переменные объ¸мные потоки. Тепловая характеристика отличается снижающимися температурами обратной линии при снижающейся нагрузке.