Определение рабочей характеристики

Для определения рабочей характеристики регулирующего органа необходимо сделать расчеты по таблице приведенной ниже.

Таблица 4.2 – Результаты расчетов для определения рабочей характеристики для регулирующего органа расхода газа и пара

Q2

ΔPл

ΔPро

ΔP′л

Р

ΔPкр

ρ

ε

ε2

ζ

n

0,1

0,01

0,2

0,04

0,3

0,09

…

…

…

…

…

…

Число строк таблицы равно с округлением до ближайшего меньшего целого числа.

Где С′ - действительное значение пропускной способности РО;

С – расчетное значение условной пропускной способности РО.

Графы таблицы заполняются следующим образом:

Графа 1.Ряд значений относительного расхода , начиная с нулевого значения, с интервалом равным 0,1, максимальное значение относительного расхода зависит от числа строк и в общем случае оно больше 1

Графа 2. Квадраты значений графы 1

Графа 3. Квадраты расходов, которые определяются по формуле

Где Q₁ – значение расчетного расхода согласно (п.1, раздел 1);

- значения берутся из второй графы таблицы 4.2.

Графа 4. Потери давления в трубопроводе, которые определяются по формуле

, Па

Где ΔР′_л1 и ΔР′′_л2 – значения потерь давления до и после регулирующего органа согласно (пп.6 и 7 раздела 1).

Графа 5. Перепады давлений на регулирующем органе, которые определяются по формуле

ΔР_ро = (ΔР_ро1 + ΔР′_л1 + ΔР′′_л2) – ΔР_л

Где ΔР_ро1 – значение перепада давлений согласно (п.8 раздела 1).

Графа 6. Потери давления до регулирующего органа ΔР′_п, Па

Графа 7. Абсолютное давление среды перед регулирующим органом Р, Па

Р = Р_нач. – ΔР′_л

Графа 8. Критические значения перепада давлений на регулирующем органе ΔР_кр, Па

Где Р – берется из графы №7, а величина критического отношения находится п.10 раздела 1.

Графа 9. Плотность среды перед регулирующим органом ρ, кг/м³

Где ρ₁ и Р₁ – значения плотности среды и абсолютного давления перед регулирующим органом, согласно (пп.11 и 9 раздел 1).

Графа 10. Отношения перепадов давлений на регулирующем органе к абсолютным давлениям перед регулирующим органом, вычисляются по данным граф №5 и №7.

Графа 11. Значения множителей ε на расширение среды определяются по (2, рис. 79) по данным графы №10.

Графа 12. Квадраты значений графы №11

Графа 13. Данные этой графы вычисляются по формуле : , по данным граф 3,5,9 и 12.Для тех строк, где ΔР_ро1 > ΔР_кр, вместо ΔР_ро1 берутся ΔР_кр из графы №8

Графа 14. Значения коэффициентов сопротивления регулирующего органа, необходимые для обеспечения значений расходов, указанных в графе №1, определяются путем умножения данных графы №13 на величину К₁(для газа) или К₂ ( для пара), которые находятся по формулам:

Где D_у – условный диаметр выбранного регулирующего органа;

ρ_н – плотность газа в нормальных условиях.

Графа 15. Значения положений рабочего элемента регулирующего органа необходимые для обеспечения расходов, указанных в графе №1, определяются по кривой зависимости ζ′_р = f(n) для выбранного регулирующего органа. Эти зависимости для некоторых регулирующих органов представлены в (2, рис.73-77).

Значения ζ′_р берутся из графы №14. Значения n могут быть выражены как в долях единицы (клапаны), так и в градусах (поворотные заслонки).

Таблица 4.2 – Результаты расчетов для определения рабочей характеристики для регулирующего органа расхода жидкости

		Q2	ΔPл	ΔPро	Re		ψ	ψ2		ζ′р	n
0,1	0,01
0,2	0,04
0,3	0,09
…	…
…	…
…	…

Число строк таблицы равно с округлением до ближайшего меньшего целого числа.

Где С′ - действительное значение пропускной способности РО;

С – расчетное значение условной пропускной способности РО.

Графы таблицы заполняются следующим образом:

Графа 1.Ряд значений относительного расхода , начиная с нулевого значения, с интервалом равным 0,1, максимальное значение относительного расхода зависит от числа строк и в общем случае оно больше 1

Графа 2. Квадраты значений графы 1

Графа 3. Квадраты расходов, которые определяются по формуле

Где Q₁ – значение расчетного расхода согласно (п.1, раздел 1);

- значения берутся из второй графы 2.

Графа 4. Потери давления в трубопроводе, которые определяются по формуле

, Па

Где ΔР′_л1 и ΔР′′_л2 – значения потерь давления до и после регулирующего органа. Потери давления до регулирующего органа ΔР′_п, Па. Определяется потеря давления вещества в трубопроводе до регулирующего органа ΔР′_п1 до регулирующего органа при расчетном расходе. Если трубопровод по всей длине до регулирующего органа имеет постоянный диаметр и постоянную шероховатость внутренних стенок то используется формула, Па

Где I – номер местного сопротивления;

М – число местных сопротивлений до регулирующего органа, включая сопротивление входа в трубопровод, М = 4;

D – внутренний диаметр трубопровода

L₁ – длина трубопровода до регулирующего органа

Если трубопровод до регулирующего органа имеет несколько участков, отличающихся диаметром или шероховатостью внутренних стенок, то используется формула

ΔР_mi – потеря давления на i-том местном сопротивлении, определяется по формуле:

V_i – скорость во входном патрубке i-того местного сопротивления согласно (п.4.2.5).

к – номер участка трубопровода

n – число участков до регулирующего органа

ΔР_тк – потеря давления на к-том участке трубопровода на трение о стенки, определяется по формуле:

l_k – длина i-того участка

D_к – внутренний диаметр i-того участка

V_к – скорость среды на i-том участке согласно (п.4.2.5).

Определяется потеря давления вещества, в трубопроводе ΔР′′_л1 после регулирующего органа. Расчет ведется по аналогичным формулам, при этом вместо плотности ρ′ используется плотность ρ′′. В число местных сопротивлений после регулирующего органа должно быть включено сопротивление выхода из трубопровода.

Графа 5 Перепады давлений на регулирующем органе, которые определяются по формуле

ΔР_ро = (ΔР_ро1 + ΔР′_л1 + ΔР′′_л2) – ΔР_л

Где ΔР_ро1 – значение перепада давлений. на регулирующем органе, при расчетном расходе, Па, определяется по формулам:

Для газа и пара ΔР_ро1 = Р_нач. – Р_к - ΔР′_л1 - ΔР′′_л2

Для жидкости ΔР_ро1 = Р_нач. – Р_к - ΔР′_л1 - ΔР′′_л2 + (h_H – h_K)ρg

h_H и h_K – отметки по высоте для начала и конца трубопровода

g – ускорение силы тяжести, g = 9,8 м/сек²

Графа 6. Числа Рейнольдса определяются по формуле

Re₁ – число Рейнольдса для расчетного расхода Q₁ для D_у выбранного регулирующего органа согласно Для вязкой жидкости (смола, мазут) находится число Рейнольдса для диаметра трубопровода перед регулирующим органом по формуле:

Затем по (2, рис.79) определяется поправочный множитель на вязкость вещества ψ₁.

Примечание: графы 6,7,8 и 9 заполняются в основном для вязких жидкостей, а именно, когда Re < 15000. Для воды это условие возможно в трубопроводах с внутренним диаметром менее 20мм.

Графа 7.

Графа 8. Значения поправочного множителя ψ на вязкость среды, определяется по (2, рис.80) по данным граф 6 и 7.

Графа 9. Квадраты значений графы 8.

Графа 10. Данные этой графы вычисляются по формуле, указанной в таблице, по данным граф 3,5 и 9. В случае отсутствия графы 9 значения ψ² = 1.

Графа 11. Значения коэффициентов сопротивления регулирующего органа, необходимые для обеспечения значений расходов, указанных в графе 1. Определяются путем умножения данных графы 10 на величину К_з, которая находится по формуле:

К_з = 1,23 · ρ · D_у⁴

D_у – условный диаметр выбранного РО

ρ – плотность жидкости

Графа 12. Данные этой графы аналогично данным графы 15 таблицы для газа и пара.

После заполнения таблицы, на миллиметровой бумаге по данным первой и последней графы строится рабочая характеристика регулирующего органа. По оси абсцисс откладываются значения n, а по оси ординат – значения относительного расхода . Здесь следует иметь в виду, что для регулирующих органов с плотным закрытием (клапаны), расходу Q = 0 должно соответствовать значение n = 0, т.е. рабочая характеристика должна выходить из начала координат. Регулирующие органы с неплотным закрытием (заслонки с лопастью без упоров), значение Q = 0 вообще не обеспечивают. Конец характеристики в обоих случаях должен быть экстраполирован вправо до значения n = 1.