Расчётные формулы

e31a8284-d8c5-442d-bb85-a4b05e1f753a 378 4 5 decimal

&[DATE] &[TIME] - &[FILENAME]

Расчётные формулы

Дополнительно см. РМ 4-163-77 Расчет и применение регулирующих органов в системах автоматизации технологических процессов

units_incl.sm include hydr_incl.sm include + 11 line 67

Коэффициент гидравлического трения (выбранная формула) q d Δ.э η λ Δ.э d ε q d v d η Re λ.Cb :

Абсолютное давление насыщения водяного пара, [Па] t p.sw P T t Q 1 Water CoolProp_Props :

t p.sw_изб t p.sw 1 atm * - :

145 °C * p.sw_изб bar 3.1436

48 °C * p.sw bar 0.111770527014755

Плотность воды, [кг/м³] t p ρ.w D T t P p Water CoolProp_Props :

ρ.w_max 1000 kg m 3^/ * :

Коэффициент температурного расширения ρ.w β.w ρ.w_max ρ.w / :

Динамическая вязкость воды, [Па×с] t p μ.w V T t P p Water CoolProp_Props :

Кинематическая вязкость воды, [м²/с] t p η.w t p μ.w t p ρ.w η :

Коэффициенты местных сопротивлений

ζ.задв 0.5 :

ζ.вент_кос 0.5 :

ζ.вент_верт 6.0 :

ζ.кл_обр 7.0 :

ζ.кл_обр_захл 3.0 :

ζ.кран_пр 2 :

ζ.комп_сальн 0.3 :

ζ.комп_П 2.8 :

Значения коэффициентов сопротивления взяты по данным справочной системы ZuluThermo См. также Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям

ζ.отв_90_скл_3d 0.8 :

ζ.отв_90_скл_4d 0.5 :

ζ.отв_90_гл_1d 1.0 :

ζ.отв_90_гл_3d 0.5 :

ζ.отв_90_гл_4d 0.3 :

ζ.отв_30_1ш 0.2 :

ζ.отв_45_1ш 0.3 :

ζ.отв_60_1ш 0.7 :

ζ.отв_90_2ш 0.6 :

ζ.отв_90_3ш 0.5 :

140.5 m * 3.02 m 3^hr / * 45 mm * 23 * mm * - 3.02 m 3^hr / * 45 mm * 23 * mm * - 0.5 mm * 70 °C * 0.1 MPa * η.w λ 70 °C * 0.1 MPa * ρ.w Δp mH2O 3.7258

ζ.тр_сл_пр 1.2 :

ζ.тр_сл_отв 1.8 :

ζ.тр_разв_пр 1.0 :

ζ.тр_разв_отв 1.5 :

ζ.тр_встр 3.0 :

ζ.расш 1.0 :

ζ.суж 0.5 :

ζ.гряз 10 :

140.5 m * 3.02 m 3^hr / * 45 mm * 23 * mm * - 3.02 m 3^hr / * 45 mm * 23 * mm * - 0.5 mm * 30 °C * 0.1 MPa * η.w λ 30 °C * 0.1 MPa * ρ.w Δp mH2O 3.8564

ζ.кр_ш_нпп 1.8 :

ζ.кр_ш_стд 0.8 :

ζ.кр_ш_пп 0.5 :

1 m * 3.02 m 3^hr / * 15 mm * 3.02 m 3^hr / * 15 mm * 0.5 mm * 70 °C * 0.1 MPa * η.w λ 70 °C * 0.1 MPa * ρ.w Δp mH2O 4.4883

Исходные данные

1. Характеристика регулируемого участка Здесь необходимо определить общую пропускную способность участка с учётом местных и линейных сопротивлений. Результат нужно сохранить в ΣKv

Температура подачи, расход
и температура обратки; число ТО Режим 115 °C * 1688 m 3^hr / * 70 °C * 4115 °C * 1088 m 3^hr / * 70 °C * 469 °C * 2367 m 3^hr / * 48 °C * 469 °C * 1083 m 3^hr / * 48 °C * 469 °C * 1284 m 3^hr / * 48 °C * 454 mat :

3.02 m 3^hr / * 15 mm * v 4.7471 m s / *

t Режим 1 col : Q Режим 2 col : t.обр Режим 3 col : n.ТО Режим 4 col : n Режим rows : q Q n.ТО / vectorize : 61 sys

P 1 MPa * : Расчётное давление ≡ ΔP 43 mH2O * : Располагаемый напор на врезке ≡ D 700 mm * : Диаметр от врезки до участка ≡ L 470 m * 2 1.6 * (* : Длина от врезки до участка ≡ d 250 mm * : Диаметр трубы на участке ≡ l 15 m * : Длина участка ≡ Δ.э 0.5 mm * : Эквивалентная шероховатость ≡ A 0.5 : Искомый авторитет клапана ≡ 81 sys

Потери до участка - ПРОБЛЕМА ЗДЕСЬ? ΔP.доЦТП #k 1 n range #λ Q #k el D Δ.э t #k el P η.w λ : #ρ t #k el P ρ.w : #M #k el L Q #k el D #λ #ρ Δp : 31 line for #M 21 line :

Располагаемый напор на участке ΔP.ЦТП ΔP ΔP.доЦТП - : mH2O #

L Q D Q D Δ.э t P η.w λ t P ρ.w Δp vectorize #

Сетчатый фильтр Kvs.ф 1600 m 3^hr / * :

Отводы и арматура Σζ.м ζ.отв_90_гл_3d 6 * ζ.отв_90_гл_3d 2 / 2 * 0.5 1 * ζ.кр_ш_пп 3 * 41 mat sum : 5.5

Теплообменник Kvs.то 592 m 3^hr / * 4.31 mH2O * 69 °C * P ρ.w Kv : m 3^hr / 900.853

Трубы q t Δp.тр l q d q d Δ.э t P η.w λ t P ρ.w Δp :

Отводы и арматура q t Δp.м Σζ.м q d t P ρ.w Δp :

Сетчатый фильтр q t Δp.ф q Kvs.ф t P ρ.w Δp :

Теплообменник q t Δp.то q Kvs.то t P ρ.w Δp :

Весь участок без регулирующего клапана q t ΣΔp q t Δp.тр q t Δp.м + q t Δp.ф + q t Δp.то + :

Коэффициент сопротивления труб ζ.тр l d q k el d Δ.э t k el P η.w λ ζ.l k 1 n sum n / : 1.4133

Коэффициент сопротивления фильтра ζ.ф Kvs.ф d ζ : 2.4397

Коэффициент сопротивления теплообменника ζ.то Kvs.то d ζ : 7.696

Σζ ζ.тр ζ.ф ζ.то Σζ.м 14 mat sum : 17.0491

ΣKv ζ.тр d Kv Σζ.м d Kv Kvs.то Kvs.ф 14 mat Kv.посл : m 3^hr / 605.2535

2. Подбор Kvs и располагаемого напора

k.max #km 1 : #k 2 n range #km q #k el t #k el ΣΔp q #km el t #km el ΣΔp > #k #km if : for #km 31 line :

k.max 3

q.max q k.max el : m 3^hr / 591.75

t.max t k.max el : °C 69

Перепад напора на регулируемом сегменте
(кроме клапана) в максимальном режиме ΣΔp.max q.max t.max ΣΔp : mH2O 9.5385

Kvs Q.helper Σζ Kvs d ζ + d q.max Kvs 1.2 / t.max Δp ΣΔp.max + t.max q :

Δp.кл_рек ΣΔp.max A 1 A - / * : mH2O 9.5385

Kvs.кл_рек Kvs m 3^hr / * Q.helper Kvs m 3^hr / * t.max Δp Σζ Kvs m 3^hr / * Q.helper d t.max Δp / A 1 A - / ≡ Kvs 01000 solve m 3^hr / * :

Kvs.кл_рек q.max Δp.кл_рек t.max P ρ.w Kv : m 3^hr / 605.2973

Рекомендованный общий перепад в регулируемом сегменте Δp.c_рек q.max Kvs.кл_рек 1.2 / t.max P ρ.w Δp ΣΔp.max + : mH2O 23.274

q.max Kvs.кл_рек 1.2 / t.max P ρ.w Δp ΣΔp.max / 1.44

q.max 400 m 3^hr / * t.max P ρ.w Δp mH2O 21.8423

Δp.бал_рек ΔP.ЦТП k.max el Δp.c_рек - : mH2O #

Принятый перепад на сегменте Δp.c 0.16 MPa * :

Перепад на регуляторе перепада Δp.бал ΔP.ЦТП Δp.c - :

Коэффициент запаса K.з 1.2 :

Δp.бал mH2O #

Kv.кл #k 1 n range #M 1 #k el q #k el Δp.c q #k el t #k el ΣΔp - t #k el P ρ.w Kv : #M 2 #k el Q #k el Δp.бал #k el t #k el P ρ.w Kv : 21 line for #M 21 line :

Kv.кл m 3^hr / #

Регулирующий клапан Kvs.1 Kv.кл 1 row max K.з * : m 3^hr / 862

Регулятор перепада давлений Kvs.2 Kv.кл 2 row max K.з * : m 3^hr / #

Принятый для клапана Kvs 1000 m 3^hr / * :

Точка EP EP 0.4 0.15 21 mat :

Расчётная температура tt 115 °C * :

Расход через всю систему при заданном Kv клапана Kv t Q ΣKv Kv 12 mat Kv.посл Δp.c t P ρ.w q :

Определить положение регулятора для достижения желаемого расхода Q1 ep solveQ #Lh Kvs h ep LFunc * tt Q Q1 ≡ h 01 ep 2 el / ep 1 el * solve : #Lh ep 1 el > Kvs h ep EPFunc * tt Q Q1 ≡ h ep 1 el 1 solve #Lh if 21 line :

При открытом клапане Q.max Kvs tt Q eval : m 3^hr / 673

Относительный расход системы h ep q' Kvs h ep Kv.h tt Q Q.max / :

h ep dp.кл Kvs h ep Kv.h tt Q Kvs h ep Kv.h tt P ρ.w Δp :

Относительное падение напора на клапане h ep dp'.кл h ep dp.кл Δp.c / :

В остальной системе h ep dp'.с 1 h ep dp'.кл - :

k 1 n range h.ep k el q k el EP solveQ : h.l k el q k el EPline solveQ : 21 line for

h.ep 0.698 0.5255 0.8832 0.5239 0.5866 51 mat

h.l 0.3848 0.2231 0.6913 0.2219 0.2706 51 mat

h.ep1 h.ep min : 0.5239

h.l1 h.l min : 0.2219

h.ep2 h.ep max : 0.8832

h.l2 h.l max : 0.6913

Равнопроцентная характеристика Ось x - положение регулятора зелёная кривая - падение напора на клапане синяя кривая - собственная хар-ка клапана красная кривая - действит. хар-ка клапана

x EP KvTrim x EP q' x EP dp'.кл h.ep1 h.ep1 EP q' o 10 red h.ep1 h.ep1 EP dp'.кл o 10 green 2 5 mat h.ep2 h.ep2 EP q' x 10 red h.ep2 h.ep2 EP dp'.кл x 10 green 2 5 mat 0 h.ep1 EP dp'.кл h.ep1 h.ep1 EP dp'.кл 2 2 mat 0 h.ep1 EP q' h.ep1 h.ep1 EP q' 2 2 mat 0 h.ep2 EP dp'.кл h.ep2 h.ep2 EP dp'.кл 2 2 mat 0 h.ep2 EP q' h.ep2 h.ep2 EP q' 2 2 mat h.ep 1 el 0 h.ep 1 el 1 2 2 mat h.ep 1 el 0 1 1 3 mat h.ep 2 el 0 h.ep 2 el 1 2 2 mat h.ep 2 el 0 2 1 3 mat h.ep 3 el 0 h.ep 3 el 1 2 2 mat h.ep 3 el 0 3 1 3 mat h.ep 4 el 0 h.ep 4 el 1 2 2 mat h.ep 4 el 0 4 1 3 mat h.ep 5 el 0 h.ep 5 el 1 2 2 mat h.ep 5 el 0 5 1 3 mat 1 0 0 0 0 1 3 2 mat 0.05 - 0 0 10 red 1 0 1 10 red 0.06 - 1 1 10 red 1 0.06 h 10 red 0.075 - 1.06 Δp;q 10 red 5 5 mat 21 1 sys

Линейная характеристика Ось x - положение регулятора зелёная кривая - падение напора на клапане синяя кривая - собственная хар-ка клапана красная кривая - действит. хар-ка клапана

x EPline KvTrim x EPline q' x EPline dp'.кл h.l1 h.l1 EPline q' o 10 red h.l1 h.l1 EPline dp'.кл o 10 green 2 5 mat h.l2 h.l2 EPline q' x 10 red h.l2 h.l2 EPline dp'.кл x 10 green 2 5 mat 0 h.l1 EPline dp'.кл h.l1 h.l1 EPline dp'.кл 2 2 mat 0 h.l1 EPline q' h.l1 h.l1 EPline q' 2 2 mat 0 h.l2 EPline dp'.кл h.l2 h.l2 EPline dp'.кл 2 2 mat 0 h.l2 EPline q' h.l2 h.l2 EPline q' 2 2 mat h.l 1 el 0 h.l 1 el 1 2 2 mat h.l 1 el 0 1 1 3 mat h.l 2 el 0 h.l 2 el 1 2 2 mat h.l 2 el 0 2 1 3 mat h.l 3 el 0 h.l 3 el 1 2 2 mat h.l 3 el 0 3 1 3 mat h.l 4 el 0 h.l 4 el 1 2 2 mat h.l 4 el 0 4 1 3 mat h.l 5 el 0 h.l 5 el 1 2 2 mat h.l 5 el 0 5 1 3 mat 1 0 0 0 0 1 3 2 mat 0.05 - 0 0 10 red 1 0 1 10 red 0.06 - 1 1 10 red 1 0.06 h 10 red 0.075 - 1.06 Δp;q 10 red 5 5 mat 21 1 sys

Действительный авторитет a 1 EPline dp.кл Δp.c / : 0.2681

Δp.c q 1 el t 1 el ΣΔp - mH2O 11.62

Δp.c q 2 el t 2 el ΣΔp - mH2O 14.36

Δp.c q 3 el t 3 el ΣΔp - mH2O 6.78

Δp.c q 4 el t 4 el ΣΔp - mH2O 14.32

Δp.c q 5 el t 5 el ΣΔp - mH2O 13.51

Проверка на кавитацию

1. Клапан после ТО

n P.изб 130 mH2O * 64 mH2O * - ΔP.доЦТП n el 2 / - q n el t n el ΣΔp - :

Кав_зап #M n 3 matrix : #k 1 n range #M #k 1 el 0.2 #k P.изб t.обр #k el p.sw_изб Δp.v_max eval : #M #k 2 el Δp.c q #k el t #k el ΣΔp - : #M #k 3 el #M #k 1 el #M #k 2 el - : 31 line for #M 31 line :

Кав_зап mH2O #

1 P.изб mH2O #

q 1 el t 1 el ΣΔp mH2O 4.6959

2 P.изб mH2O #

q 2 el t 2 el ΣΔp mH2O 1.9512

3 P.изб mH2O #

q 3 el t 3 el ΣΔp mH2O 9.5385

4 P.изб mH2O #

q 4 el t 4 el ΣΔp mH2O 1.9976

5 P.изб mH2O #

q 5 el t 5 el ΣΔp mH2O 2.8076

2. Клапан перед ТО

n P.изб 130 mH2O * 64 mH2O * - ΔP.доЦТП n el 2 / - :

Кав_зап #M n 3 matrix : #k 1 n range #M #k 1 el 0.2 #k P.изб t #k el p.sw_изб Δp.v_max : #M #k 2 el Δp.c q #k el t #k el ΣΔp - : #M #k 3 el #M #k 1 el #M #k 2 el - : 31 line for #M 31 line :

Кав_зап mH2O #

15 range P.изб vectorize mH2O #

Расчёт спускника

Диаметр водовода D 720 mm * 29 * mm * - :

Диаметр спускника D.сп 219 mm * 28 * mm * - :

l.сп 1 m * :

l 58.5 m * :

H.1 64.55 m * :

H.2 58.35 m * :

H H.1 H.2 - 720 mm * + l.сп + :

D.сп 37 mm * :

H 7.92 m *

Kv.тр l D 150 L s / * D Δ.э 40 °C * P η.w λ ζ.l D Kv : 4.3486 m 3^s / *

ζ.тр_сп l.сп D.сп 150 L s / * D Δ.э 40 °C * P η.w λ ζ.l : 0.0937

http://armtek-msk.ru/zadvizhka-30s41nzh ζ.30с41нж 0.8 :

Идельчик диаг. 11-1 - скоростной напор
(эквивалентно коэф. Кориолиса) ζ.изл 1 :

Спускник: труба + задвижка + излив в атмосферу Kv.сп ζ.тр_сп ζ.30с41нж + ζ.изл + D.сп Kv : 0.3326 m 3^s / *

150 L s / * D.сп Δ.э 40 °C * P η.w λ 0.0249

ζ.вн_суж 0.5 :

Kv.суж ζ.вн_суж D.сп Kv :

Kv.суж 0.6473 m 3^s / *

Осн. тр. + сужение + спускник Kv.Σ Kv.суж Kv.сп 12 mat Kv.посл :

Kv.Σ 0.2958 m 3^s / *

ζ.вн_суж ζ.тр_сп + ζ.30с41нж + 11 μ 0.6464

ρ.воз 1.24 kg m 3^/ * :

D.воз 45 mm * 23 * mm * - :

l.воз 1 m * :

η.воз 15.11 106 -^* m 2^s / * :

http://www.pnzprom.ru/valves/kzap/15s22njbpa21004.html ζ.15с22нж 4.5 :

Идельчик диаг. 6-1 (180°) ζ.изг 1.4 0.17 * 1 * :

ζ.тр_воз l.воз D.воз 150 L s / * D Δ.э η.воз λ ζ.l : 0.7175

ζ.воз ζ.15с22нж ζ.изг + ζ.тр_воз + ζ.изл + :

ζ.воз 6.4555

ζ.воз 0 :

Располагаемый напор (разность отметок) расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений водой, воздухом и создание скоростного напора D.1 D.2 D.воз Kv.Σ ζ.воз ρ q Δp.спуск q Kv.Σ ρ Δp ρ 2 / q D.2 v (2^q D.1 v (2^- (* + ζ.воз q D.воз ρ.воз Δp + :

D.1 D.2 D.воз H.1 H.2 Kv.Σ ζ.воз q.спуск ρ.40 40 °C * P ρ.w eval : Δp H.1 H.2 - ρ.40 Δp eval : q.max Kv.Σ Δp ρ.40 q eval s m 3^/ * : D.1 D.2 D.воз Kv.Σ ζ.воз ρ.40 q m 3^s / * Δp.спуск Δp ≡ q 0 q.max solve m 3^s / * 41 line :

D.воз H.1 H.2 Kv.Σ ζ.воз ρ.вод ρ.воз q.спуск H.1 H.2 - ρ.вод Δp.ρ 1 bar * ρ.вод * Kv.Σ 2^ρ.w_max * / 8 ζ.воз * ρ.воз * π 2^D.воз 4^* / + / sqrt :

H.1 D + H.2 l.сп - (- H.2 H.2 l.сп - (- / 7.902

H1 H.1 D + :

H2 H.2 l.сп - :

ρ.w40 40 °C * P ρ.w :

q.нач D.воз H1 H2 Kv.Σ ζ.воз ρ.w40 ρ.воз q.спуск :

q.нач 0.139745239203616 m 3^s / *

q.нач D.сп v 4.3177 m s / *

q.нач D v 0.3611 m s / *

Kv.Σ Kv.суж Kv.сп 12 mat Kv.посл :

q.кон D.воз H.2 H2 Kv.Σ ζ.воз ρ.w40 ρ.воз q.спуск :

q.кон 0.049712832498444 m 3^s / *

q.кон D.сп v 1.536 m s / *

q.нач q.кон / 2.811

V l π 4 / * D 2^* :

V q.нач q.кон + (0.5 * / min 3.9837

V 22.6423 m 3^*

ζ.воз q.нач D.воз ρ.воз Δp 54772.1884 Pa *

q.нач Kv.Σ ρ.w40 Δp 22147.3259 Pa *

ζ.воз q.нач D.воз ρ.воз Δp mH2O 5.5852

V 350 m 3^* :

V q.нач q.кон + (0.5 * / hr 1.0263

q.нач Kv.Σ ρ.w40 Δp mH2O 2.2584

ρ.w40 2 / q.нач D.сп v (2^q.нач D v (2^- (* 9187.7987 Pa *

H.1 D + H.2 l.сп - (- ρ.w40 Δp.ρ 76919.5143 Pa *

ρ.w40 2 / q.нач D.сп v (2^q.нач D v (2^- (* mH2O 0.9369

H.1 D + H.2 l.сп - (- ρ.w40 Δp.ρ mH2O 7.8436

МУ 34-747-76 Указания по проектированию стальных трубопроводов гидротехнических сооружений, прил. XIII

Внутренний диаметр основного трубопровода, м D.0 D :

Внутренний диаметр трубопровода опорожнения, м d.0 D.сп :

Общая длина опоражниваемых участков, считая по оси трубопровода, м L.1 l :

L.2 0.00001 m * :

L.3 0.00001 m * :

Длина трубопровода опорожнения l.0 l.сп :

Коэффициент трения для определения потери напора в трубопроводе опорожнения λ.0 0.03 :

H.1 H1 H2 - :

H.1 7.902 m *

H.2 0.1 m * :

a D.0 d.0 / (4^1 λ.0 l.0 d.0 / * + (* 1.3 D.0 d.0 / (3.4^* + 2 g.e * / :

k L.2 L.1 + L.3 / :

k 5.85 106^*

c D.0 d.0 / (4^k 2^* 1 λ.0 l.0 d.0 / * + (* 2.6 k 2^* D.0 d.0 / (3.4^* + 2 g.e * / :

t.1 2 L.1 * a sqrt * H.1 / H.1 sqrt H.2 sqrt - (* 2 L.2 * H.2 sqrt / c sqrt * + :

t.1 1674.7079 s *

t.1 min 27.9118

v.нач1 H.1 a / sqrt :

v.нач1 0.7835 m s / *

t.2 2 L.1 H.1 sqrt / * c sqrt * :

v.нач2 H.1 c / sqrt :

v.нач2 1.1528 107 -^* m s / *

t.3 2 L.1 H.1 sqrt / * a sqrt * :

t.3 149.3247 s *

t.3 min 2.4887