РД РТМ 26-07-254-83 Гидродинамические характеристики и методика расчета гидродинамических моментов шаровых регулирующих и запорных кранов (с Изменением N 1)

1.1. К гидравлическим характеристикам регулирующих шаровых кранов относятся:

• величина условной пропускной способности;

• зависимость коэффициента сопротивления от угла поворота шара;

• вид характеристики, то есть зависимость действительной пропускной способности от угла поворота шара;

• допуск на характеристику;

• диапазон регулирования;

• коэффициент кавитации.

Гидродинамические характеристики - это зависимость коэффициента момента от угла поворота шара.

- условная пропускная способность, м/ч;

- пропускная способность при соответствующем угле поворота, м/ч;

- минимальная пропускная способность, при которой сохраняется вид заданной характеристики, м/ч;

- относительная пропускная способность;

- диапазон регулирования;

- номинальный угол поворота пробки;

- угол поворота пробки;

- относительный угол поворота пробки;

- расход рабочей среды, м/с;

- диаметр условного прохода шарового крана, м;

- площадь, соответствующая условному проходу, м;

- скорость среды, отнесенная к площади условного прохода, м/с;

- кинематический коэффициент вязкости среды, м/с;

- плотность рабочей среды, кг/м;

- абсолютное давление до крана, Па;

- абсолютное давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре, Па;

- перепад давления на кране, Па;

- коэффициент кавитации;

- гидродинамический момент, Н·м;

- коэффициент момента;

- коэффициент сопротивления;

- весовой расход, кг/с.

2.1. Величина условной пропускной способности шаровых регулирующих кранов для каждого условного прохода при полностью открытом кране приведена в табл.1.

Таблица 1

Продолжение табл.1

Продолжение табл.1

2.2. Зависимость коэффициента сопротивления от угла поворота приведена в табл.2

Таблица 2

2.3. Вид пропускной характеристики в относительных единицах, т.е. зависимость относительной пропускной способности от относительного угла поворота шара  должен соответствовать графику, приведенному на рис.1, и выражается математической зависимостью

,                                                                 (1)

которая представляет собой уравнение равнопроцентной пропускной характеристики с =0,007.

2.4. Рабочая линейная характеристика, т.е. линейная зависимость пропускной способности от управляющего давления в приводе, может быть получена за счет неравномерного поворота пробки шара.

Этот процесс в шаровом кране осуществляется по следующей схеме: линейное (равномерное) изменение управляющего давления вызывает линейное увеличение высоты подъема профиля кулачка, который в свою очередь осуществляет неравномерный поворот пробки шара.

Для построения профиля кулачка используется формула:

,                                                          (2)

где - относительная высота подъема профиля кулачка.

2.5. Допуск на характеристику определяется следующим образом:

• вычисляются тангенсы углов наклона расчетной и действительной пропускной характеристики;

  вычисляется отклонение действительной характеристики от расчетной по формуле:

  ,                                                       (3)

  
  где - тангенс угла наклона действительной характеристики;

  - тангенс угла наклона расчетной характеристики.

Вычисленное отклонение не должно превышать ±30%.

2.6. Диапазон регулирования определяется по формуле:

.                                                                   (4)

Для регулирующих шаровых кранов диапазон регулирования =100.

2.7. Регулирующие шаровые краны следует проверять на возможность возникновения кавитации.

Характеристикой бескавитационного режима работы принято считать максимальный перепад давления на арматуре, при котором еще не наступила кавитация, .  При этом за начало кавитации принимается момент отклонения от линейного закона зависимости расхода жидкости , проходящей через арматуру, от корня квадратного из перепада давления ().

Расчет допустимого перепада давления, обеспечивающего бескавитационное течение жидкости в кране, следует производить по формуле:

,                                                    (5)

где - допустимый перепад давления на кране, МПа.

Коэффициент кавитации для регулирующих шаровых кранов равен величине 0,6.

2.8. Определение пропускной способности или коэффициента гидравлического сопротивления шарового крана на вязких средах, при условии, что пропускная способность крана в режиме квадратичного сопротивления известно, следует производить следующим образом:

3.1. Зависимость коэффициента момента от угла поворота шара приведена в табл.4 и на рис.3.

Таблица 4

3.2. Величина гидродинамического момента для любого угла поворота определяется по формуле:

.                                                        (10)

4.1. Для расчета величины гидродинамического момента необходимы следующие исходные данные:

1. 1) Объемный или весовой расход среды (; ) и рабочее давление перед краном;

2. 2) Полное давление в системе и сопротивление линии , не включающее коэффициент сопротивления шарового крана .

4.2. Определяем перепад давления на шаровом кране для любого угла поворота шара.

Вариант 1.

4.3. Определяем величину гидродинамического момента по формуле (10). Значения коэффициента момента берутся из табл.4 или из графика на рис.3.

4.4. Максимальное значение величины гидродинамического момента учитывается в силовом расчете шаровых кранов.

4.5. Пример расчета гидродинамического момента, возникающего на валу привода шарового крана от воздействия рабочей среды, приведен в приложении 2.

1.1. Исходные данные

Среда - мазут марки 12;

Максимальная скорость =3 м/с;

Температура до шарового крана =293К;

Коэффициент кинематической вязкости при 293К - = 504·10 м/с;

Диаметр условного прохода - = 5·10 м;

Условная пропускная способность =180 м/ч.

1.3*. Определяем число Рейнольдса по формуле

.

_________________
     * Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

1.4. Из графика на рис.2 в зависимости от числа определяем поправочный коэффициент

.

1.5. Определяем пропускную способность с учетом вязкости по формуле

м/ч.

2.1. Исходные данные:

Среда - вода;

Весовой расход среды - =212 кг/с;

Диаметр условного прохода - =0,3 м;

Плотность рабочей среды - =10 кг/м;

Рабочее давление перед краном - =10 Па;

Условная пропускная способность - =6300 м/ч;

Угол поворота шара =60°.