TECHNISCHE GEGEVENS doorstromingsgegevens bepaling van de doorstromingsfactor en de doorlaatdiameter

Transcriptie

1 TECHNISCHE GEGEVENS doorstromingegevens bepaling van de doorstromingsfactor en de doorlaatdiameter Bepaling van de grootte van de afsluiters Een goede keuze van de grootte van de afsluiters is belangrijk. Keuze van een te grote of te kleine afsluiter is nadelig voor de werking van het systeem. Een te kleine afsluiter veroorzaakt: 1) de gewenste doorstroming wordt niet verkregen 2) verdamping van de vloeistoffen aan de uitgang van de afsluiter ) een groot drukverlies in de leidingen en afsluiter 4) te lage uitgangsdruk Een te grote afsluiter veroorzaakt: 1) verhoogde installatiekosten Voor indirect werkende magneetafsluiters 2) een variabele doorstroming of een onregelmatige doorstroming wegens onvoldoende P ) dat de levensduur van sommige afsluiters verminderd door oscillaties van de inwendige delen wanneer de doorstroming de benodigde interne drukverschillen niet kan behouden 4) een ongedefinieerde stand van sommige afsluiters: bv. een afsluiter met of 4 poorten dreigt niet van stand te veranderen wegens onvoldoende doorstroming 5) dat de levensduur van de zittingen en kleppen verkort door het optreden van slijtage als gevolg van de stroomsnelheid van het medium. Definitie van de doorstroomfactor Kv De doorstromingsfactor Kv in m /h of l/min is een experimentele volumetrische doorstroming (capaciteit) gerealiseerd door een afsluiter die, voor een specifieke slag, de volgende voorwaarden vertoont: - toelaatbaar drukverlies ( p Kv ) over de afsluiter gelijk aan 10 5 Pa (1 bar) - het vervoerde medium is water bij een temperatuur van 278 K tot 1 K (5 C tot 40 C) - de eenheid van volumetrische doorstroming is m /h of l/min De waarde van doorstromingsfactor Kv wordt verkregen met de volgende vergelijking op basis van testresultaten: Kv p. ρ = pkv. ρ waarbij: w de volumetrische doorstroming is gemeten in m /h of in l/min p Kv het toelaatbare drukverlies is van 10 5 Pa (zie boven) p het toelaatbare drukverlies is in pascal, gemeten over de afsluiter ρ de soortelijke massa van het medium in kg/m ρ w de soortelijke massa van water (zie boven) in kg/m (volgens norm IEC 54) Belangrijke voorwaarden In het algemeen moeten zoveel mogelijk gegevens in verband met de toepassing beschikbaar zijn: Doorstroming - Gegeven in kubieke meter per uur (m /h) voor vloeistoffen, in Normaal kubieke meter per uur (Nm /h) voor gassen, of in kilogram per uur (kg/h) voor stoom. Deze waarde moet worden vastgesteld door de gebruiker: door raadpleging van de typeplaatjes op het (pomp)materieel, grafieken van stookinstallaties of door berekening. Ingangsdruk (p 1 ) - Deze waarde wordt verkregen door kennis van de voedingsbron of door een manometer op de ingang van de afsluiter te plaatsen. Uitgangsdruk (p 2 ) - Deze waarde wordt afgelezen van de manometer, maar is dikwijls opgenomen in de specificaties m.b.t. het toelaatbare drukverlies in het systeem. Als de ingangsdruk en het drukverlies bekend is, kan de uitgangsdruk eenvoudig worden berekend. Drukverlies ( p) - In ingewikkelde of grote systemen is het aanbevolen het drukverlies door de afsluiter op het laagste peil te houden. De gebruiker heeft trouwens dikwijls zijn eigen specificaties voor deze factor. Als de afsluiter afblaast in de vrije lucht en als het vervoerde medium een vloeistof is, is het drukverlies uiteraard gelijk aan de ingangsdruk. Als een afsluiter wordt gekozen voor transport van gas of stoom, mag voor het gebruik van het in de formules gebruikte drukverlies slechts 50% van de ingangsdruk nemen (meestal kritiek drukverlies genoemd). Dit geldt zelfs als de afsluiter afblaast in de vrije lucht. In alle andere gevallen is het drukverlies gelijk aan het verschil tussen ingangs- en uitgangsdruk. N.B.: De betekenis van de term minimaal werkingsdrukverschil is soms moeilijk te begrijpen (zie pagina V10). Een aantal indirect werkende magneetafsluiters werkt dankzij een drukverschil binnenin de afsluiter. Dit drukverschil wordt als volgt gemeten: het verschil tussen de ingangs- en uitgangswaarden van de gehele afsluiter. Als alleen de doorstromingegevens bekend zijn en niet de drukwaarden, moeten de schema's of formules worden gebruikt voor berekening van het drukverlies. Als het drukverschil lager is dan het nodige drukverschil, is de afsluiter te groot. In dat geval moet worden gekozen voor een afsluiter met een kleiner minimaal werkingsdrukverschil of een kleinere afsluiter met lagere doorstromingsfactor Kv. De formules voor berekening van de doorstromingsfactor Kv zijn vrij ingewikkeld: daarom heeft ASCO/JOUCOMATIC een reeks doorstromingrafieken uitgewerkt om dit probleem te verhelpen. De berekening van de doorstroming is dan herleid tot een basisformule: gewenst debiet: Kv = factoren: F gm, F, F gl De factoren F gm, F, F gl, worden snel gevonden door verrekening van de bekende parameters in de grafieken I tot X op de volgende pagina's (zie berekeningsvoorbeeld op de volgende pagina). Met onderstaande tabel kan de benaderde doorstromingsfactor Kv worden bepaald als de benaderende doorlaatdiameter bekend is. Deze tabel steunt op de constructie-eigenschappen van de afsluiters in lijn. Voor een precieze groottebepaling van de afsluiter en de omzetting van de doorstromingsfactoren van een specifieke afsluiter in reële doorstroming, gelieve de doorstromingrafieken te raadplegen alsmede de reële waarden van de Kv gedefinieerd op de bladzijden van elk product. Ø doorlaat ong. (mm) Kv ong. (m /h)(l/min) 0,02 0,05 0,08 0,17 0,26 0,1 0,45 0,60 1,5 1,7 0, 0,8 1, 2,8 4, 5,17 7,50 10,0 25,0 28, Ø doorlaat Kv ong. ong. (mm) (m /h)(l/min) ,5 6, ,0 66,7 75, V15-NL-R4

2 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE VOORBEELDEN VAN PROBLEMEN VLOEISTOFFEN (grafieken I en III) Bepalen van de doorstromingsfactor Kv: Welke doorstromingsfactor is nodig voor het transport van 22 liter olie per minuut met een relatieve dichtheid van 0,9 en een drukverlies van 1,5 bar? De viscositeit is lager dan 9 Engler. Oplossing: De formule is: Kv (m /h) = F gm Kv (l/min) = F gl (m /h). F (m /h). F LUCHT EN GASSEN (grafieken I en IV tot VII) Bepalen van de doorstromingsfactor Kv: We zoeken een afsluiter die 14 Nm /u transporteert bij een ingangsdruk van 4 bar en bij een drukverlies ( p) van 0,5 bar. Wat is de doorstromingsfactor als kooldioxyde wordt getransporteerd? Oplossing: Zie grafiek VI (ingangsdruk van 1 tot 10 bar). De formule is: (Nm /h) Kv (Nm /h) = F. F gm (Nm /h) Kv (Nl/min) = F. F gl STOOM (grafieken VIII tot X) Bepaling van de doorstromingsfactor Kv: We zoeken een afsluiter die 25 kg/h verzadigde stoom vervoert bij een ingangsdruk van 1 bar en een drukverlies ( p) van 0,2 bar. Wat is de doorstromingsfactor Kv? Oplossing: Raadpleeg de overeenkomstige stoomschema's (schema's VIII en IX). De formule is: (kg/h) Kv (m /h) = F gm (kg/h) Kv (l/min) = F gl De factoren Fgl en Fgm worden gevonden aan de hand van doorstromingrafiek (III) van vloeistoffen. Factor Fgm komt overeen met een drukverlies van 1,5 bar en is gelijk aan 1,25. De overeenkomstige factor Fgl is 0,075. Factor F wordt verkregen met grafiek I. Hij stemt overeen met een relatieve dichtheid van 0,9 en is gelijk aan 1,05. Bovenstaande waarden ingevuld: Kv = = ,., m/h Kv = = 16, 7 l/min 0, , 05 Fgm wordt gevonden op het snijpunt van de ingangsdruk 4 bar en het drukverlies p=0,5 bar. Lager ziet u dat Fgm = 4,5. De overeenkomstige factor Fgl is 2,61 Neem de F die overeenkomt met de relatieve dichtheid van de kooldioxyde (= 1,5) op grafiek I. F = 0,81. Bovenstaande waarden ingevuld: (Nm /h) Kv = = 14 =, Nm /h F. F 4, 5. 0, gm gl (Nm /h) Kv = = 14 =, Nl/min F. F ,., 662 Zoek de factoren Fgm en Fgl op schema VIII of IX, snijpunt van de ingangsdruk van1 bar en p 0,2 bar. Kijk lager voor: Fgm = 1,8 en Fgl = 0,8 Bovenstaande waarden ingevuld: (kg/h) Kv = = 25 = 18, 1, 8 F gm F gl m/h (kg/h) Kv = = 25 = 0 l/min 08, Formules voor vloeistoffen Formules voor gassen (met temperatuurcorrectie) (m /h) = Kv p SG.. (Nm /h) = Kv. 18, 9 p( 2P1 p) 29 ( SG..) ( 27 + t ) 2 (dm /min) = Kv1 p SG.. (Ndm /h) = Kv. 18, 9 p( 2P1 p) 29 ( SG..) ( 27 + t ) 2 S.G.: relatieve dichtheid ten opzichte van water (vloeistoffen) en ten opzichte van lucht (gassen) t 2 : temperatuur van het medium (in C) V15-2

3 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE Grafiek I : Bepaling van factor F Grafiek II : Bepaling van de temperatuurcorrectiefactor Ft Factor F Factor Ft ANDERE DICHTHEDEN Relatieve dichtheid (S.G.) relatieve dichtheid (voor 1 bar absoluut en 15 C) ANDERE TEMPERATUREN TEMPERATUUR VAN HET MEDIUM t 2 ( C) bij het gebruik van -7 C tot +65 C is de temperatuurcorrectie zeer gering en kan ze voor gangbare toepassingen achterwege worden gelaten Grafiek III : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor een vloeistof 0,54 0,48 0,42 Factor Fgm (m /u) 0,6 0,0 0,24 0,18 0, 0,06 0,0 0 V15-

4 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE Grafiek IV : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor lucht of gas Ingangsdruk van 0,01 tot 0,1 bar (manometrisch) Factor Fgm (m /u) 0,17 0,18 0,21 0,24 0,27 0,0 0,6 0,42 0,48 0,54 Grafiek V : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor lucht of gas Ingangsdruk van 0,1 tot 1 bar (manometrisch) Factor Fgm (m /u) 0,24 0,0 0,6 0,42 0,48 0,6 0,72 0,84 0,96 1,08 1,2 1,2 1,44 1,56 1,68 1,8 1,92 2,04 0,54 0,66 0,78 0,9 1,02 1,14 1,26 1,8 1,5 1,62 1,74 1,86 1,98 2,1 V15-4

5 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE Grafiek VI : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor lucht of gas Ingangsdruk van 1 tot 10 bar (manometrisch) 0,6 1,2 1,8 2,4,0 Factor Fgm (m /u),6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 7,8 8,4 9 9,6 1,02 1,08 Grafiek VII : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor lucht of gas Ingangsdruk van 10 tot 100 bar (manometrisch) Factor Fgm (m /u) V15-5

6 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE Grafiek VIII : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor stoom Ingangsdruk van 0,1 tot 1 bar (manometrisch) 0,18 0, 0,24 Factor Fgm (m /u) 0,42 0,54 0,66 0,78 0,9 1,02 1,08 1,14 1,2 1,26 1,2 1,8 1,44 1,5 1,56 1,62 1,68 0,6 0,48 0,6 0,72 0,84 0,96 Grafiek IX : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor stoom Ingangsdruk van 1 tot 10 bar (manometrisch) 0 0,6 1,2 1,8 2,4,0,6 4,2 4,8 5,4 6,0 6,6 7,2 Factor Fgm (m /u) 7,8 8,4 9,6 Grafiek X : Bepaling van de doorstromingsfactoren Fgm en Fgl voor stoom Ingangsdruk van 10 tot 100 bar (manometrisch) Factor Fgm (m /u) V15-6

7 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE ANDERE DOORSTROMINGSFORMU- LES EN ANDERE FYSISCHE GEGE- VENS Bepaling van de doorstromingsfactor Kv (of Cv) De doorstromingsfactor Kv (of Cv) van een afsluiter is het waterdebiet (dichtheid = 1) uitgedrukt in volume-eenheden A per tijdseenheid B. Dit debiet stroomt door een afsluiter met een drukverlies gelijk aan de drukeenheid C. (zie onderstaande tabel) Conversietabel Kv en Cv eenheden volume "A" tijd "B" druk "C" liter min bar kubieke meter uur bar gallon GB min psi gallon US min psi symbool Kvl Kv Cve Cv omzettingsformules 16,7 Kv = 17, Cve = 14,4 Cv 0,06 Kvl = 1,04 Cve = 0,865 Cv 0,058 Kvl = 0,96 Kv = 0,8 Cv 0,069 Kvl = 1,16 Kv = 1,2 Cve Berekening van de doorstroming Algemeen: De drukverlieswaarden die niet in de curven staan, kunnen door interpolatie in de schema's worden bepaald. De gezochte waarden kunnen evenwel nauwkeurigerer worden berekend aan de hand van de volgende formules (waarop de doorstromingsschema's gebaseerd zijn): p 1 = absolute ingangsdruk (bar) = manometerdruk + atmosferische druk gelijk aan 1,01 bar p 2 = absolute uitgangsdruk (bar) = manometerdruk + atmosferische druk gelijk aan 1,01 bar p= p 1 - p 2 = drukverlies over de afsluiter (bar) t = 0 C Opm.: In de meeste systemen moet het drukverlies zo laag mogelijk worden gehouden. Indien nodig (bij vloeistoffen) kan het drukverlies gelijk zijn aan de totale ingangsdruk (manometerdruk). Dit geldt ook voor lucht, gassen en stoom tot een ingangsdruk (manometrisch) van 1,01 bar. Bij deze media mag echter nooit een p van meer dan 50% van de absolute ingangsdruk worden gebruikt om een te groot drukverlies en een onregelmatige doorstroming te vermijden. Als het p niet is omschreven en deze informatie nodig is voor de groottebepaling van de afsluiter, kan het drukverlies snel worden berekend door 10 % van de ingangsdruk te nemen. Vloeistoffen Fgm = p (m /h) en Fgl = 006, p (l/min) Voorbeeld: bij Dp = 1,7 bar, is: Fgm = 1, (m /u) en Fgl = 0,08 (l/min) Opm.: Bij een viscositeit van de vloeistof van meer dan 00 SSU (ongeveer 9 E), moet de doorstromingsfactor Kv worden aangepast. Gelieve ASCO/JOUCOMA- TIC te raadplegen. Lucht en gas Fgm = 18, 9 p ( 2p 1 p) (m /h) Fgl = 11, p ( 2p 1 p) (l/min) Voorbeeld: p = 0,4 bar; p 1 = bar relatief of 4,01 bar abslouut. Berekening: F gm = 18, 9 0, 4( 8, 026 0, 4) = m/h F gl = 1, 1 0, 4( 8, 026 0, 4) = 1, 97 l/min Opm.: De formules voor gassen zijn alleen nauwkeurig voor een medium temperatuur van 20 C (in deze catalogus werd de standaard kubieke meter Nm bepaald bij 20 C en 1,01 bar absoluut). Bij een andere temperatuur t 2 ( C) - zie grafiek II - moet de waarde van de doorstromingsfactor Kv 1 worden aangepast met de volgende correctiefactor: F = 29 t 27 + t2 Dichtheid van enkele vloeistoffen bij 20 C (ten opzichte van water bij 4 C) Ethylalcohol 0,79 Benzeen 0,88 Koolstoftetrachloride 1,589 Castorolie 0,95 Fuel n 1 0,8 Fuel n 2 0,84 Fuel n 0,89 Fuel n 4 0,91 Fuel n 5 0,95 Fuel n 6 0,99 Benzine 0,75 tot 0,78 Glycerine 1,26 Lijnolie 0,94 Olijfolie 0,98 Terpentijn 0,862 Water 1,000 De werkelijke doorstromingsfactor is Kv1 Kv = 2 F t Stoom Voor stoom: F = 15 gm, 8 p( 2 P 1 P) (m /h) Fgl = 095, p( 2P 1 P) (l/min) Voorbeeld: P = 7 bar, P 1 = 40 bar of 41,01 bar abs. Berekening: F gm = 15,8 7( 82, 026 7) = 6 m /h F gl = 0, 95 7( 82, 026 7) = 21,8 l/ min Opm. 1: De formules voor stoom betreffen verzadigde stoom. Voor oververhitte stoom moet een correctiefactor worden toegepast. Raadpleeg in dat geval ASCO/ JOUCOMATIC. Opm. 2: Voor dampen (zoals freon), moeten andere correctiefactoren worden toegepast. Dichtheid van enkele gassen (bij een temperatuur van 20 C, bij atmosferische druk en ten opzichte van lucht) Acetyleen 0,91 Lucht 1,000 Ammoniak 0,596 Butaan 2,067 Kooldioxyde 1,5 Chloor 2,486 Ethaan 1,05 Ethyleenchloride 2,26 Helium 0,18 Methaan 0,554 Methyleenchhloride 1,785 Stikstof 0,971 Zuurstof 1,105 Propaan 1,56 Zwaveldioxyde 2,264 V15-7

8 V15-8 TECHNISCHE INFORMATIE SECTIE