Линейная характеристика — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Линейная характеристика удовлетворяет требованию равного изменения расхода вещества при равных перемещениях.
 [2]

Линейные характеристики строятся в зависимости от одной переменной, по которой и получают свое название. При этом принимаются постоянными три параметра.
 [4]

Линейные характеристики не так полно освещают свойства турбин, как универсальные, но они проще и нагляднее, поэтому их часто используют для сравнения свойств турбин различных типов и видов.
 [5]

Линейная характеристика удовлетворяет требованию равного изменения расхода вещества при равных перемещениях.
 [6]

Линейная характеристика записывается в виде колонки значений, над которой записывается наименование характеристики или ее номер.
 [7]

Линейная характеристика описывается уравнением ( Х 6 1), где k — — постоянная величина.
 [8]

Линейные характеристики гидравлических бульдозеров близки к соответствующим характеристикам кривошипных бульдозеров.
 [9]

Линейные характеристики цилиндрической пружины 5 и кулачка обратной связи обеспечивают изменение давления в камере 2, пропорциональное углу поворота вала гидравлического двигателя.
 [11]

Практически линейной характеристикой, малой инерционностью и высокой чувствительностью обладают дифференциальные ионизационные газоанализаторы, состоящие из двух идентичных ионизационных камер, через одну из которых пропускается чистый газ-носитель ( гелий или водород), а через другую — газ-носитель с анализируемым компонентом газа. Камеры имеют общий коллектор ионов и идентичные источники — излучения.
 [12]

Практически линейной характеристикой, малой инерционностью и высокой чувствительностью обладают дифференциальные ионизационные газоанализаторы, состоящие из двух идентичных ионизационных камер, через одну из которых пропускается чистый газ-носитель ( гелий или водород), а через другую — газ-носитель с анализируемым компонентом газа. Камеры имеют общий коллектор ионов и идентичные источники р-излучения.
 [13]

Наиболее линейными характеристиками из всех рассмотренных случаев обладает золотник с отрицательным перекрытием, работающий при постоянном давлении ( разд. Нарушение линейности наблюдается только в том случае, когда отношение площадей поперечных сечений дросселей существенно отличается от единицы, однако даже в этом случае симметрия дросселя ограничивает степень нелинейности.
 [14]

Кусочно линейная характеристика с зоной нечувствительности и насыщением.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

Характеристика линейной молнии

Попробуем дать некоторую, конечно же,
поверхностную характеристику молний,
по крайней мере, их наиболее ярких и
распространенных представителей —
молний линейных.

Линейная молния
— характеризуется силой тока в сотни
тысяч (до миллиона) ампер. Характерные
параметры канала при пробое воздуха
составляют десятки тысяч ампер на
квадратный сантиметр. Энергия, выделяемая
при ударе молнии, достигает многих
миллиардов Джоулей. Температура в шнуре
составляет по разным источникам от 10
до 30 и даже до 50 тысяч градусов.
Напряженность собственного магнитного
поля молнии оценивается в десятки тысяч
Эрстед. При этом давление на поверхности
плазменного канала, оказываемое
собственным магнитным полем тока молнии,
достигает сотен миллионов ньютон на
метр. Длительность процесса по наблюдениям
варьируется от 0,01 до 0,7 секунды. За это
время в образовавшемся канале «пролетает»
от одного до нескольких десятков
отдельных зарядов — элементарных молний,
сливающихся для наблюдателя в одно
слепящее, грохочущее и очень опасное
чудо.

В предгрозовых условиях между поверхностью
Земли и облаками возникает огромное
напряжение. Напряженность электрического
поля под грозовым облаком близко к
пробивному — порядка 30 кВ на метр высоты.
В таких условиях для образования молнии
бывает достаточно появления незначительных
добавочных возмущающих факторов. Канал
для молний пробивают так называемые
лидеры — скопления ионизированных
частиц, движущихся к Земле и излучающие
в ультрафиолетовом диапазоне. За счет
коронного разряда и фотоионизации
воздуха, проводимой на расстоянии,
лидеры распространяются с интегральными
скоростями порядка тысячи километров
в секунду. Однако токопроводящий канал
создается не мгновенно, а через большое
количество незначительных (порядка 5 —
10 метров) перемещений. После того, как
путь между обкладками конденсатора
«Облако — Земля», пройден лидером,
его повторяет линейная молния.

Защита от удара молнии

Защита от удара
молнии не сводится к установке
молниеотвода. Напряженность магнитного
поля при близком ударе молнии настолько
велика, что во всех протяженных
металлических предметах наводятся
электромагнитные поля величиной порядка
10 кВ на метр длины. Таким образом,
защищаемый объект все равно должен быть
надежно экранирован. Защитные возможности
стержневого молниеотвода упрощенно
можно определить, если мысленно набросить
на его вершину условную ткань. Опускаясь
до поверхности земли, она образует некий
шатер, внутри которого сооружение могут
считаться защищенными. Таким образом,
объем защищаемого пространства является
функцией высоты молниеотвода.

Молния порождает нейтроны

Индийские
исследователи из Кашмирского атомного
центра показали, что при ударе молнии
образуются нейтроны. В Гималаях, на
высоте 2743 метра над уровнем моря, три
года проработал детектор нейтронов,
включавшийся, когда чувствительная
аппаратура регистрировала поблизости
удар молнии. За это время было отмечено
более одиннадцати тысяч ударов, и при
124 из них детектор обнаружил появление
нейтронов. Откуда они берутся, пока не
совсем ясно, но предполагают, что при
высокой температуре, развивающейся в
канале разряда, может происходить
реакция ядерного синтеза. Сливаются
два ядра тяжёлого водорода – дейтерия,
который в небольших количествах
присутствует всюду, где есть обычный
водород, например, в воде. При этой
реакции должно возникать ядро гелия-3
и один нейтрон.
Человечество потребляет для своих нужд
громадное количество энергии, и
потребности в ней пока увеличиваются
вдвое каждые 25 лет. За девяносто лет,
прошедших с начала века, энергопотребление
выросло более чем в 12 раз. Соответственно
выросла и добыча энергетических ресурсов
— угля, нефти, природного газа,
гидроэлектроэнергии. Появилась атомная
энергетика, но главное место в общем,
балансе по-прежнему занимают нефть,
природный газ и уголь, имеющие, примерно,
равное значение. Гидроэнергетика дает
не более 20- 25% от каждого из них, вклад
ядерной энергетики сегодня немного
превышает вклад гидроэнергетики. И все
эти виды энергии экологически не чисты
и ограничены в своих возможностях.

Характеристики регулирующего клапана | Spirax Sarco

Примеры и присущие им характеристики показаны на рисунках 6.5.1 и 6.5.2.

Характеристика быстрого открытия

Плунжер клапана с характеристикой быстрого открытия дает большое изменение расхода при небольшом подъеме клапана из закрытого положения. Например, подъем клапана на 50 % может привести к тому, что проходное сечение отверстия и скорость потока составят до 90 % от его максимального потенциала.

Клапан, использующий заглушку этого типа, иногда называют клапаном с характеристикой «открыто/закрыто».

В отличие от линейных и равнопроцентных характеристик, точная форма кривой быстрого открытия не определена в стандартах. Таким образом, два клапана, один из которых обеспечивает 80% расход при 50% подъема, а другой 90% при 60% подъеме, можно рассматривать как имеющие характеристики быстрого открытия.

Клапаны быстрого открывания, как правило, имеют электрический или пневматический привод и используются для управления «вкл/выкл».

Регулирующий клапан самодействующего типа, как правило, имеет форму пробки, аналогичную быстро открывающейся пробке на рис. 6.5.1. Положение пробки реагирует на изменения давления жидкости или пара в системе управления. Движение плунжера клапана этого типа может быть чрезвычайно малым по сравнению с небольшими изменениями в контролируемых условиях, и, следовательно, клапан имеет высокую степень регулирования. Таким образом, плунжер клапана способен воспроизвести небольшие изменения расхода и не должен рассматриваться как быстро открывающийся регулирующий клапан.

Линейная характеристика

Плунжер клапана с линейной характеристикой имеет такую ​​форму, что расход прямо пропорционален подъему клапана (H) при постоянном перепаде давления. Линейный клапан достигает этого за счет линейной зависимости между подъемом клапана и площадью проходного отверстия (см.  Рисунок 6.5.3).

Например, при подъеме клапана 40 % размер проходного сечения 40 % позволяет проходить 40 % полного потока.

Равнопроцентная характеристика (или логарифмическая характеристика)

Эти клапаны имеют плунжер клапана такой формы, что каждое увеличение подъема клапана увеличивает расход на определенный процент от предыдущего расхода. Зависимость между подъемом клапана и размером отверстия (и, следовательно, расходом) является не линейной, а логарифмической и выражается математически в уравнении 6.5.1:

равнопроцентная характеристика 10 м³/ч. Если клапан имеет динамический диапазон 50:1 и подвергается постоянному перепаду давления, используя уравнение 6.5.1, какое количество будет проходить через клапан с подъемами 40 %, 50 % и 60 % соответственно?

Увеличение объемного расхода через этот тип регулирующего клапана увеличивается на равный процент на равное приращение движения клапана:

• Когда клапан открыт на 50%, он проходит 1,414 м³/ч, увеличение на 48 % по расходу 0,956 м³/ч, когда клапан открыт на 40%.
• Когда клапан открыт на 60 %, он будет проходить 2,091 м³/ч, что на 48 % больше, чем расход 1,414 м³/ч, когда клапан открыт на 50 %.

Видно, что (при постоянном перепаде давления) при увеличении подъема клапана на 10 % расход через регулирующий клапан увеличивается на 48 %. Это всегда будет иметь место для равнопроцентного клапана с диапазоном изменения 50. Для интереса, если клапан имеет диапазон диапазона 100, прирост расхода при изменении подъема клапана на 10% составляет 58%.

В таблице 6.5.1 показано, как изменение расхода изменяется в диапазоне подъема клапана для равнопроцентного клапана в примере 6.5.1 с диапазоном изменения 50 и постоянным перепадом давления.

Иногда используются несколько других присущих клапану характеристик, таких как параболический, модифицированный линейный или гиперболический, но наиболее распространенными типами в производстве являются клапаны с быстрым открытием, линейные и равнопроцентные.

Соответствие характеристики клапана характеристике установки

Каждое приложение будет иметь уникальную характеристику установки, которая связывает расход жидкости с потребностью в тепле. Перепад давления на клапане, контролирующем поток теплоносителя, также может изменяться:

• В водяных системах характеристическая кривая насоса означает, что при уменьшении расхода давление перед клапаном увеличивается (см. Пример 6.5.2 и Модуль 6.3).
• В системах регулирования температуры пара перепад давления на регулирующем клапане намеренно изменяется для удовлетворения требуемой тепловой нагрузки.

Характеристика регулирующего клапана, выбранного для применения, должна обеспечивать прямую зависимость между открытием клапана и расходом на максимально возможном протяжении хода клапана.

В этом разделе будут рассмотрены различные варианты характеристик клапанов для управления водяными и паровыми системами. Как правило, линейные клапаны используются для водяных систем, в то время как паровые системы, как правило, лучше работают с равнопроцентными клапанами.

1. Система водяного циркуляционного отопления с трехходовым краном

В системах водоснабжения, где постоянный расход воды смешивается или отводится трехходовым клапаном в уравновешенный контур, потери давления на клапане поддерживаются как можно более стабильными для поддержания баланса в системе .

Заключение 
— В этих случаях наилучшим выбором обычно является клапан с линейной характеристикой. Из-за этого установленные и собственные характеристики всегда одинаковы и линейны, а коэффициент усиления в контуре управления будет ограниченным.

2. Система регулирования уровня котловой воды – водяная система с двухходовым клапаном
клапан двухходовой клапан

В системах данного типа (пример показан на рис. 6.5.6), где двухходовой регулирующий клапан питательной воды изменяет расход воды, перепад давления на регулирующем клапане будет меняться в зависимости от расхода. Это изменение вызвано:

• Характеристикой насоса. По мере уменьшения расхода перепад давления между насосом и котлом увеличивается (более подробно это явление обсуждается в Модуле 6.3).
• Сопротивление трению трубопровода изменяется в зависимости от расхода. Потеря напора на трение пропорциональна квадрату скорости. (Это явление более подробно обсуждается в Модуле 6. 3).
• Давление внутри котла зависит от количества пара, типа системы управления горелкой и режима ее управления.

Пример 6.5.2 Выбор и размер клапана питательной воды на рисунке 6.5.6 тонн пара в час. Рабочие характеристики питательного насоса котла приведены в таблице 6.5.2 вместе с результирующим перепадом давления (ΔP) на клапане питательной воды при различных расходах при максимальном требуемом расходе 10 м³/ч питательной воды и ниже.

Примечание: ΔP клапана представляет собой разницу между давлением нагнетания насоса и постоянным давлением в котле 10 бар изб. Обратите внимание, что давление нагнетания насоса будет падать по мере увеличения расхода питательной воды. Это означает, что давление воды перед клапаном питательной воды также падает с увеличением расхода, что повлияет на соотношение между падением давления и расходом через клапан.

Из Таблицы 6.5.2 можно определить, что падение давления нагнетания насоса составляет около 26 % от холостого хода до полной нагрузки, но падение перепада давления на клапане питательной воды намного больше и составляет 72 %. Если при выборе размера клапана не учитывать падающий перепад давления на клапане, размер клапана может быть меньше.

Как обсуждалось в модулях 6.2 и 6.3, пропускная способность клапана обычно измеряется в Kv. В частности, Kvs относится к площади прохода клапана в полностью открытом состоянии, тогда как Kvr относится к площади прохода клапана в соответствии с требованиями применения.

Определите, составляет ли проходное сечение полностью открытого клапана с Kvs, равным 10, 100 %. Если клапан закрывается так, что проходное сечение составляет 60 % полностью открытого проходного сечения, Kvr также составляет 60 % от 10 = 6. Это применимо независимо от собственной характеристики клапана. Скорость потока через клапан при каждом открытии будет зависеть от перепада давления в данный момент.

Используя данные в Таблице 6.5.2, требуемую пропускную способность клапана, Kvr, можно рассчитать для каждого дополнительного расхода и перепада давления на клапане, используя уравнение 6. 5.2, полученное из уравнения 6.3.2. Kvr можно рассчитать рассматривается как фактическая пропускная способность клапана, необходимая для установки, и, если построить ее в зависимости от требуемого расхода, полученный график можно назвать «кривой установки».

При полной нагрузке, из таблицы 6.5.2:

Требуемый расход через клапан = 10 м³/ч

ΔP на клапане = 1,54 бар

Из уравнения 6.5.2:

ΔP на клапане = 1,54 бар

Из уравнения 9009.3 9000.3: бар

2

Взяв расход клапана и ΔP клапана из таблицы 6.5.2, Kvr для каждого приращения можно определить по уравнению 6.5.2; и они сведены в таблицу 6.5.3.

Построение кривой установки

Kvr 8,06 удовлетворяет условию максимального расхода 10 м3/ч для этого примера.

Кривая установки может быть построена путем сравнения расхода с Kvr, но обычно удобнее рассматривать кривую установки в процентах. Это просто означает процентное отношение Kvr к Kvs, или, другими словами, процент фактической площади прохода по отношению к полностью открытой площади прохода.

Для этого примера: Кривая установки строится на основе отношения Kvr при любой нагрузке к Kvs 8,06. Клапан с Kvs 8,06 будет «идеального размера» и будет описывать кривую установки, как показано в таблице 6.5.4 и показано на рисунке 6.5.7. Эту установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана идеального размера для этого примера.

Видно, что, поскольку размер клапана идеально подходит для этой установки, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.

Однако маловероятно и нежелательно выбирать клапан идеального размера. На практике выбранный клапан обычно должен быть как минимум на один размер больше и, следовательно, иметь Kvs больше, чем Kvr установки.

Поскольку клапан с Kvs 8,06 недоступен в продаже, следующий более крупный стандартный клапан будет иметь Kvs 10 с номинальными соединениями DN25.

Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны с Kvs 10 с кривой установки для этого примера.

Рассмотрим клапан с линейной собственной характеристикой

Клапан с линейной характеристикой означает, что зависимость между подъемом клапана и площадью проходного отверстия является линейной. Таким образом, проходное сечение и высота подъема клапана при любом расходе представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например:

Из таблицы 6.5.4 видно, что при максимальном расходе 10 м³/ч Kvr составляет 8,06. Если линейный клапан имеет Kvs 10, чтобы клапан удовлетворял требуемому максимальному расходу, клапан поднимется: линейный клапан, как показано в таблице 6.5.5.

Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же проходная площадь, чтобы удовлетворить такой же максимальный расход, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.

Рассмотрим клапан с равнопроцентной внутренней характеристикой
При заданном диапазоне изменения клапана 50:1, τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6. 5.1:

Процентный подъем клапана обозначается Уравнение 6.5.3.

Поскольку объемный расход через любой клапан пропорционален проходной площади отверстия, уравнение 6.5.3 можно изменить, чтобы получить равный процент подъема клапана относительно площади прохода и, следовательно, Kv.

Это показано уравнением 6.5.4.

Как уже было рассчитано, Kvr при максимальном расходе 10 м³/ч составляет 8,06, а Kvs клапана DN25 равно 10. Таким образом, используя уравнение 6.5.4, требуемый подъем клапана при полной нагрузке равен:
поэтому:


С помощью той же процедуры подъем клапана, требуемый при различных расходах, может быть определен из уравнения 6.5.4 и показан в таблице 6.5.6.

Сравнение линейного и равнопроцентного клапанов для этого приложения

Результирующая кривая применения и кривые клапана для применения в примере 6. 5.2 как для линейных, так и для равнопроцентных собственных характеристик клапана показаны на рис. 6.5.8.

Обратите внимание, что равнопроцентный клапан имеет значительно более высокий подъем, чем линейный клапан, для достижения того же расхода. Также интересно отметить, что, хотя Kvs каждого из этих клапанов больше, чем у «клапана идеального размера» (который дает кривую установки), равнопроцентный клапан дает значительно более высокий подъем, чем кривая установки. Для сравнения, линейный клапан всегда имеет меньший подъем, чем кривая установки.

Округлый характер кривой для линейного клапана обусловлен падением перепада давления на клапане по мере увеличения расхода. Если бы давление насоса оставалось постоянным во всем диапазоне расходов, кривая установки и кривая для линейного клапана были бы прямыми линиями.

Наблюдая за кривой для равнопроцентного клапана, можно увидеть, что, хотя линейная зависимость не достигается на всем протяжении его хода, она превышает 50% расхода.

Равнопроцентный клапан имеет преимущество перед линейным клапаном при низких расходах. Учтите, что при 10% расходе 1 м³/ч линейный клапан поднимается только примерно на 4%, тогда как равнопроцентный клапан поднимается примерно на 20%. Хотя площадь проходного сечения обоих клапанов будет одинаковой, форма равнопроцентного плунжера клапана означает, что он работает дальше от своего седла, что снижает риск повреждения от удара между плунжером клапана и седлом из-за быстрого снижения нагрузки. при низких расходах.

Увеличенный равнопроцентный клапан по-прежнему будет обеспечивать хороший контроль во всем диапазоне, в то время как увеличенный линейный клапан может работать менее эффективно, вызывая быстрые изменения расхода при небольших изменениях подъемной силы.

Заключение. В большинстве случаев равнопроцентный клапан обеспечивает хорошие результаты и очень устойчив к превышению размера. Он будет обеспечивать более постоянное усиление при изменении нагрузки, помогая обеспечить более стабильный контур управления в любое время. Тем не менее, из рисунка 6.5.8 видно, что если линейный клапан имеет правильный размер, он будет отлично работать в этом типе подачи воды.

3. Регулирование температуры паровой установки с помощью двухходового клапана

В теплообменниках, использующих пар в качестве основного теплоносителя, регулирование температуры достигается путем изменения расхода пара через двухходовой регулирующий клапан чтобы соответствовать скорости, с которой пар конденсируется на нагревательных поверхностях. Этот изменяющийся поток пара изменяет давление (и, следовательно, температуру) пара в теплообменнике и, следовательно, скорость теплопередачи.

Пример 6.5.3

В конкретном процессе теплообмена пар-вода предлагается следующее:

• Вода нагревается от 10°C до постоянной температуры 60°C.
• Расход воды варьируется от 0 до 10 л/с (кг/с).
• При полной нагрузке в змеевиках теплообменника требуется пар под давлением 4 бар абс.
• Общий коэффициент теплопередачи (U) составляет 1 500 Вт/м2°C при полной нагрузке и снижается на 4 % на каждые 10 % снижения расхода вторичной воды.

Используя эти данные и применяя правильные уравнения, можно определить следующие свойства:

• Площадь теплопередачи для удовлетворения максимальной нагрузки. Пока это не установлено, можно найти следующее:
• Температура пара при различных тепловых нагрузках.
• Давление пара при различных тепловых нагрузках.

При максимальной нагрузке:

• Найдите тепловую нагрузку.

Тепловая нагрузка определяется по уравнению 2.6.5:

• Найдите площадь теплообмена, необходимую для удовлетворения максимальной нагрузки.

Площадь теплопередачи (A) может быть определена по уравнению 2.5.3:

 На данном этапе ΔTLM неизвестна, но может быть рассчитана по температуре первичного пара и вторичной воды с использованием уравнения 2. 5.5.

• Найдите среднелогарифмическую разность температур.

ΔTLM можно определить из уравнения 2.5.5:

Найти условия при других тепловых нагрузках при снижении расхода воды на 10%:

• Найдите тепловую нагрузку.

Если расход воды упадет на 10% до 9 кг/с, тепловая нагрузка уменьшится до:

Q̇ = 9 кг/с x (60 – 10°C) x 4,19 кДж/кг °C = 1 885,5 кВт

Начальное значение «U», равное 1 500 Вт/м2 °C, уменьшается на 4 %, поэтому требуемую температуру в паровом пространстве можно рассчитать по уравнению 2.5.3:

 

• Найдите температуру пара при этой уменьшенной нагрузке. .

Если ΔTLM = 100°C и T1, T2 уже известны, то Ts можно определить по уравнению 2.5.5:

• Найдите расход пара.

Давление насыщенного пара при 137°C составляет 3,32 бар абс. (из паровых таблиц Spirax Sarco).

При 3,32 бар абс., ​​hfg = 2 153,5 кДж/кг, следовательно, из уравнения 2. 8.1: 6.5.7.

Если давление пара, подаваемого на регулирующий клапан, задано равным 5,0 бар абс. и используется информация о давлении пара и расходе пара из таблицы 6.5.7; Kvr можно рассчитать по уравнению 6.5.6, полученному из формулы расхода пара (уравнение 3.21.2).

С помощью этой процедуры можно определить Kvr для каждого приращения расхода, как показано в таблице 6.5.8.

Кривая установки также может быть определена путем рассмотрения Kvr при всех нагрузках в сравнении с Kvs «идеального размера» 69,2.

 

Kvr 69,2 соответствует максимальному вторичному расходу 10 кг/с.

Как и в примере 6.5.2, кривая установки описывается отношением Kvr при любой нагрузке к Kvs 69.2.

Такой клапан будет «идеального размера» для примера и будет описывать кривую установки, как указано в таблице 6.5.8 и показано на рисунке 6.5.9.

Установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана, размер которого идеально соответствует требованиям применения.

Видно, что, поскольку клапан с Kvs 69,2 «идеально подходит» для этого применения, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.

Однако, как и в Примере 6.5.2 подбора водяного клапана, нежелательно выбирать клапан идеального размера. На практике всегда будет так, что выбранный клапан будет по крайней мере на один размер больше требуемого и, следовательно, будет иметь Kvs больше, чем Kvr приложения.

Клапан с Kvs 69,2 недоступен в продаже, а следующий более крупный стандартный клапан имеет Kvs 100 с номинальным DN80 соединениями.

Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны с Kvs 100 с кривой установки для этого примера.

Рассмотрим клапан с линейной собственной характеристикой

Клапан с линейной характеристикой означает, что зависимость между подъемом клапана и площадью проходного отверстия является линейной. Таким образом, и проходное сечение, и подъем клапана при любых условиях потока представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например.

При максимальном расходе воды 10 кг/с Kvr клапана пара составляет 69,2. Kvs выбранного клапана равно 100, следовательно, подъем равен:

Используя ту же процедуру, линейные подъемы клапана могут быть определены для диапазона расходов и представлены в таблице 6.5.9.

Рассмотрим клапан с равнопроцентной внутренней характеристикой

Равнопроцентный клапан потребует точно такой же площади прохода, чтобы удовлетворить такой же максимальный расход, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.

Учитывая, что передаточное число клапана τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.4.

Используя ту же процедуру, процент подъема клапана можно определить по уравнению 6.5.4 для диапазона расходов для данной установки.

Соответствующие подъемы для линейных и равнопроцентных клапанов показаны в Таблице 6.5.9 вместе с монтажной кривой.

Как и в примере 6. 5.2, для равнопроцентного клапана требуется гораздо больший подъем, чем для линейного клапана, для достижения того же расхода. Результаты представлены в виде графика на рисунке 6.5.10.

Наблюдается резкое изменение формы графиков примерно при 90% нагрузки; это связано с эффектом критического перепада давления на регулирующем клапане, который возникает в этот момент.

При нагрузке выше 86 % в этом примере можно показать, что давление пара в теплообменнике превышает 2,9 бар абс., ​​что при 5 бар абс. на регулирующем клапане является критическим значением давления. (Дополнительную информацию о критическом давлении см. в Модуле 6.4 «Размер регулирующего клапана для пара»).

Принято считать, что регулирующим клапанам трудно управлять в пределах 10 % своего диапазона, и на практике обычно они работают в пределах от 20 % до 80 % своего диапазона.

Графики на рис. 6.5.10 относятся к линейным и равнопроцентным клапанам с Kvs 100, которые являются следующими по размеру стандартными клапанами с подходящей пропускной способностью выше кривой применения (требуемый Kvr 69,2), и обычно выбираются для этот конкретный пример.

Влияние регулирующего клапана большего, чем необходимо

Стоит подумать о том, какой эффект оказал бы следующий больший из линейных или равнопроцентных клапанов, если бы он был выбран. Чтобы выдерживать те же паровые нагрузки, каждый из этих клапанов должен был иметь меньший подъем, чем показанный на рис. 6.5.10.

Следующие более крупные стандартные клапаны имеют Kvs 160. Стоит отметить, как эти клапаны будут работать, если они будут выбраны, и как показано в Таблице 6.5.10 и Рисунке 6.5.11.

Из рисунка 6.5.11 видно, что кривые обеих клапанов сместились влево по сравнению с клапанами меньшего размера (соответствующего размера) на рисунке 6.5.10, в то время как кривая установки остается статической.

Изменения для линейного клапана весьма существенны; видно, что при нагрузке 30 % клапан открыт только на 10 %. Даже при нагрузке 85 % клапан открыт только на 30 %. Можно также заметить, что изменение скорости потока велико при относительно небольшом изменении подъемной силы. Фактически это означает, что клапан работает как быстродействующий клапан до 90% своего диапазона. Это не лучшая характеристика, присущая этому типу паровой установки, так как обычно лучше, чтобы изменения в потоке пара происходили довольно медленно.

Хотя кривая равнопроцентного клапана сместилась, она по-прежнему находится справа от кривой установки и может обеспечить хорошее управление. Нижняя часть его кривой относительно пологая, что обеспечивает более медленное открытие во время начального движения и в этом случае лучше подходит для управления потоком пара, чем линейный клапан.

Обстоятельства, которые могут привести к превышению размера, включают:

• Данные о применении являются приблизительными, поэтому включен дополнительный «фактор безопасности».
• Процедуры калибровки, которые включают в себя операционные «факторы», такие как чрезмерный допуск на загрязнение.
• Расчетное значение Kvr лишь немного превышает значение Kvs стандартного клапана, поэтому необходимо выбрать следующий больший размер.

Возможны также ситуации, когда:

• Располагаемый перепад давления на регулирующем клапане при полной нагрузке низкий.

Например, если давление подачи пара составляет 4,5 бар абс., ​​а давление пара, необходимое в теплообменнике при полной нагрузке, составляет 4 бар абс., ​​это дает падение давления только на 11 % при полной нагрузке.

• Минимальная нагрузка намного меньше максимальной

Линейная характеристика клапана означает, что плунжер клапана работает близко к седлу с возможностью повреждения.

В этих распространенных обстоятельствах равнопроцентная характеристика клапана обеспечивает гораздо более гибкое и практичное решение.

Вот почему большинство производителей регулирующих клапанов рекомендуют равнопроцентную характеристику для двухходовых регулирующих клапанов, особенно при использовании со сжимаемыми жидкостями, такими как пар.

Обратите внимание, : При возможности лучше выбирать паровые клапаны с максимально возможным перепадом давления при максимальной нагрузке; даже при критическом падении давления на регулирующем клапане, если позволяют условия. Это помогает уменьшить размер и стоимость регулирующего клапана, обеспечивает более линейную кривую установки и дает возможность выбрать линейный клапан.

Однако условия могут не позволить этого. Размер клапана можно подобрать только в зависимости от условий применения. Например, если рабочее давление теплообменника составляет 4,5 бар абс., ​​а максимально доступное давление пара составляет всего 5 бар абс., ​​клапан может быть рассчитан только на 10% перепад давления ([5 – 4.5]/5). В этой ситуации выбор размера клапана по критическому перепаду давления уменьшил бы размер регулирующего клапана и лишил бы теплообменник пара.

Если бы было невозможно увеличить давление подачи пара, решением была бы установка теплообменника, работающего при более низком рабочем давлении. Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане будет увеличиваться. Это может привести к уменьшению размера клапана, но также и к увеличению размера теплообменника, поскольку рабочая температура теплообменника теперь ниже.

Еще один набор преимуществ дает более крупные теплообменники, работающие при более низком давлении пара:

• На нагревательных поверхностях меньше склонность к образованию накипи и загрязнению.
• В системе конденсата производится меньше пара вторичного вскипания.
• В системе конденсата меньше противодавление.

Необходимо найти баланс между стоимостью регулирующего клапана и теплообменника, способностью клапана правильно управлять и воздействием на остальную часть системы, как показано выше. В паровых системах равнопроцентные клапаны обычно являются лучшим выбором, чем линейные клапаны, потому что, если возникают низкие перепады давления, они будут меньше влиять на их производительность во всем диапазоне движения клапана.

Клапаны: разница между равнопроцентным и линейным расходом

«Взаимосвязь между пропускной способностью регулирующего клапана и ходом штока клапана известна как расходная характеристика регулирующего клапана.
Конструкция трима клапана влияет на изменение пропускной способности регулирующего клапана по мере того, как клапан проходит свой полный ход. Из-за различий в конструкции трима многие клапаны не являются линейными по своей природе. Вместо этого тримы клапанов разрабатываются или характеризуются для удовлетворения большого разнообразия потребностей приложений управления. Многие контуры управления имеют внутреннюю нелинейность, которую можно компенсировать выбором трима регулирующего клапана.

Собственные характеристики расхода регулирующего клапана:
Наиболее распространенные характеристики показаны на рисунке выше. Процент потока через клапан отображается в зависимости от положения штока клапана. Показанные кривые являются типичными кривыми, предоставляемыми производителями клапанов. Эти кривые основаны на постоянном падении давления на клапане и называются собственными характеристиками потока.

• Линейный — пропускная способность увеличивается линейно с ходом клапана.

• Равнопроцентная — пропускная способность увеличивается экспоненциально с ходом трима клапана. Равные приращения хода клапана вызывают равные процентные изменения существующего Cv.

• Модифицированная параболическая характеристика находится примерно посередине между линейной и равнопроцентной характеристиками. Он обеспечивает тонкое дросселирование при низкой пропускной способности и примерно линейную характеристику при большей пропускной способности.

• Быстрое открытие обеспечивает большие изменения потока при очень малых изменениях подъемной силы. Обычно он имеет слишком высокое усиление клапана для использования в модуляционном управлении. Таким образом, он ограничен обслуживанием по принципу «включено-выключено», таким как последовательная работа в периодическом или полунепрерывном процессах.

• Гиперболический

• Квадратный корень

В большинстве случаев управления используются клапаны с линейными, равнопроцентными или модифицированными характеристиками расхода.

Расходные характеристики установленного регулирующего клапана
Если клапаны установлены с насосами, трубопроводами и фитингами и другим технологическим оборудованием, падение давления на клапане будет меняться по мере перемещения плунжера. Когда фактический расход в системе отображается в зависимости от открытия клапана, кривая называется установленной характеристикой расхода. В большинстве случаев, когда клапан открывается и сопротивление потоку жидкости уменьшает перепад давления на клапане. Это перемещает врожденную характеристику:

• Линейная характеристическая кривая в целом напоминает характеристику быстрого открытия

• Равнопроцентная кривая в целом напоминает линейную кривую”

Образец цитирования:
Engineering ToolBox, (2003). Регулирующие клапаны и характеристики потока. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.engineeringtoolbox.com/control-valves-flow-characteristics-d_485.html [Проверено 11 марта 2020 г. ].

Не существует одной характеристики потока, которая была бы лучше другой. Ваша цель — достичь желаемой характеристики.

Общие правила: Как вы решаете, какой клапан управления использовать? Вот несколько практических правил:

Линейные характеристики:
• Используется в контурах уровня жидкости или контурах потока.
• Используется в системах, где перепад давления ожидается, что клапан будет оставаться довольно постоянным (т. е. системы с установившимся режимом)
• Используется, когда перепад давления на клапане составляет большую часть общего перепада давления

Равнопроцентный Характеристики:
• Используется в процессах, где ожидаются большие изменения перепада давления.
• Используется в процессах, в которых клапан допускает небольшой процент от общего перепада давления.
• Используется в контурах регулирования температуры и давления.

Быстрое открывание Характеристики:
• Используется для частого включения-выключения.
• Используется для процессов, где требуется «мгновенный» большой расход (например, системы безопасности или системы охлаждающей воды).

Два эмпирических правила для выбора правильной характеристики расхода:
• Если большая часть перепада давления приходится на клапан, а давление на входе постоянно, линейная характеристика обеспечит лучшее управление.
• Если трубопровод и оборудование, расположенное ниже по течению, создают значительное сопротивление системе, равный процент обеспечит лучший контроль.

Типичные области применения
Общие области применения быстродействующих, прямоходных и равнопроцентных клапанов:
i) Быстродействующий клапан:

a) Частое включение-выключение.
b) Используется для систем, где требуется «мгновенный» большой поток (системы безопасности или охлаждающей воды).

ii) Линейный клапан:

a) Контуры контроля уровня жидкости и потока.

b) Используется в системах, в которых предполагается, что падение давления на клапане будет оставаться достаточно постоянным.