Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему
 Страница 1 из 1  [ 1 сообщение ] 
Автор Сообщение
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 10 июн 2019, 13:30 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 10 авг 2018, 07:00
Сообщения: 868
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 11 раз.
Заслуженная репутация: 0
 Ответить с цитатой Ответить на тему 
ДС Контролз, ЗАО. Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение

Автор: Баранов Михаил Владимирович

В статье рассматриваются простейшие случаи критического течения жидкостей в регулирующей арматуре, на примерах поворотных и подъёмных клапанов приводятся результаты расчета гидродинамического шума в зависимости от различных параметров процесса и геометрии проточной части арматуры, а также показана эффективность применения радиальных антикавитационных затворов для технологических позиций с высоким расчетным уровнем шума.

ДС Контролз, ЗАО.  Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение - Изображение

По мере интенсификации технологических процессов всё большее количество регулирующей арматуры окончательно выбирается исходя из требований к уровню генерируемого шума при дросселировании рабочих сред. Данный подход применяется не только для процессов с газообразными средами, но и в случае течения жидкостей с большим рабочим перепадом, когда высокая скорость потока приводит к возникновению критических процессов.

При выборе регулирующей арматуры высокое значение расчетного уровня гидродинамического шума показывает, насколько состояние дросселируемого потока отличается от субкритического турбулентного и каков уровень кавитации внутри регулирующего клапана. Технологические позиции с вскипающими рабочими средами не рассматриваются в данной работе из-за отсутствия корректной методики расчёта шума, а также из соображений приоритетности выбора арматуры исходя из скоростей жидкой и паровой фазы в случае вскипания жидкости в клапане. На рисунке 1 приведены типичные зависимости уровня шума в регулирующей арматуре, вычисленного по стандартной методике IEC 60534-8-3, встроенной в программу расчёта арматуры ValSpeQ, от рабочего перепада давления.

Как для односедельного клапана серии 21000, так и для сегментного серии 35002 графики содержат участки с квазилинейным ростом шума, достигающим максимального значения. Начало этих участков со значением шума около 65 дБА разграничивает субкритическое и критическое течение среды. В каждом рассматриваемом клапане, начиная с соответствующего перепада, зарождается кавитация, что и демонстрирует резкий рост шума. В зоне рабочих перепадов, отвечающих максимуму шума, кавитация приобретает полномасштабный характер, приводящий к повреждению оборудования. Участки спада значений шума в зоне максимальных рабочих перепадов характеризуют переход критического процесса внутри арматуры от кавитации к вскипанию, сопровождающемуся значительным снижением уровня шума. Следует отметить, что после возникновения вскипания шум медленно возрастает, характер зависимости можно оценить по участку субкритического течения (до 65 дБА).

ДС Контролз, ЗАО.  Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение - Изображение

Геометрия затворной части регулирующего клапана, очевидно, влияет на величину рабочего перепада, достижение которого приводит к возникновению критического процесса – в рассматриваемом примере применение односедельной арматуры серии 21000 на перепаде 8 кгс/см2 ещё не позволяет жидкости кавитировать, тогда как сегментный клапан с направлением среды «на закрытие» уже подвержен воздействию локальной кавитации, а расчётная величина шума для него превышает приемлемый уровень в 85 дБА. И, наоборот, одинаковое значение шума достигается в арматуре различных конструкций на существенно разных рабочих перепадах давления.


Не стоит, однако, полагать, что процессам с небольшими рабочими перепадами всегда соответствуют низкие уровни шума. На рисунке 2 представлена зависимость гидродинамического шума от условного диаметра арматуры, открытой наполовину от номинальной пропускной способности, притом скорость рабочей среды выбрана заведомо безопасная, а в целом, процесс докритический.

ДС Контролз, ЗАО.  Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение - Изображение

Эта зависимость прослеживается и для газообразных сред – больший клапан создает больший шум при одинаковых условиях дросселирования. Эффект масштаба также показывает, что и субкритическим процессам свойственны высокие значения гидродинамического шума.

При расчете арматуры, работающей в некотором диапазоне перепадов давления, распространенным заблуждением является применимость арматуры исходя из низкого расчётного уровня шума при максимальной величине рабочего перепада. Однако из данных рисунка 1 видно, что одинаковые значения шума для каждой конструкции арматуры соответствуют двум рабочим перепадам давления, например, величина 85 дБА для односедельного клапана достигается при дросселировании на рабочих перепадах 13 и 20 кгс/см2. Если арматура применяется в этом диапазоне рабочих перепадов, а расчёты шума велись только для крайних значений, то в случае промежуточного режима дросселирования с пиковым шумом более 90 дБА под вопросом может оказаться надёжная работа клапана.

К похожим ошибкам могут приводить и расчеты технологических позиций, в которых жидкость дросселирует с большим разбросом рабочих температур. Связано это, разумеется, с зависимостью от температуры давления насыщенного пара жидкости, а соотношение давления насыщенного пара с входным и выходным давлением в клапане с конкретной геометрией потока в свою очередь влияет на наличие и интенсивность кавитационного процесса.

Типичным примером жидкости, дросселирование которой осуществляется в широком диапазоне рабочих температур, является аммиак.

ДС Контролз, ЗАО.  Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение - Изображение

На рисунке 3 процессы с различным рабочим перепадом dP по-разному характеризуются шумом в зависимости от температуры: процесс с наибольшим перепадом давления до перехода к вскипанию постоянно имеет неприемлемый расчётный уровень шума более 95 дБА, в то время как величина шума на процессе с наименьшим рабочим перепадом существенно растёт с увеличением температуры и имеет ярко выраженный максимум, выходящий за пределы допустимых значений. Следовательно, вычисление гидродинамического шума только на границах температурного диапазона значительно упрощает физическую картину течения среды, а опасные с точки зрения надёжности арматуры промежуточные режимы работы остаются без внимания инженера.
Ограничение шума, генерируемого клапаном до приемлемого уровня 80-85 дБА, оказывает подчас существенное влияние на выбор типа арматуры и конструкцию её затвора. Исходя из конкретных рабочих параметров может изменяться и материальное исполнение отдельных внутренних деталей.

Распространённым решением для позиций с критическим течением жидких сред является применение подъемных клапанов с радиальными антикавитационными затворами. На рисунке 4 показана эффективность использования такого подъёмного клапана в сравнении с сегментным клапаном аналогичного условного диаметра и пропускной способности при различных перепадах давления.

ДС Контролз, ЗАО.  Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение - Изображение

В данном случае подъёмный клапан имеет расчётный шум ниже безопасного значения при любом перепаде давления, а сегментный клапан перестаёт быть удовлетворительным выбором исходя только из уровня шума на перепаде 11 кгс/см2.

Таким образом, практика расчета и выбора арматуры показывает:

• максимальная величина гидродинамического шума достигается в кавитационном режиме течения среды и существенно зависит от геометрии проточной части арматуры;
• низкое относительно максимального значение гидродинамического шума не означает, что процесс близок по условиям к субкритическому течению, он может по рабочим параметрам соответствовать переходному к вскипанию среды режиму;
• решение о применении радиального антикавитационного затвора, снижающего шум на 15-30 дБА, следует принимать не только исходя из расчетного уровня шума, но и учитывая такие факторы как: рабочий перепад давления, скорость рабочей среды, близость значений давления насыщенного пара и выходного давления клапана. При определённом сочетании обстоятельств оптимальным выбором станет радиальный затвор не с одной, как на рисунке 4, а с двумя ступенями снижения давления.


Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 2 (51) 2019


ДС Контролз, ЗАО.  Гидродинамический шум в регулирующей арматуре при критическом истечении среды и его ограничение / 1558520457592.jpg
239.12 КБ, Просмотров: 627
Вернуться к началу
  Ответить с цитатой Ответить на тему  Профиль   Рейтинг: 0  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  Страница 1 из 1  [ 1 сообщение ] 

Быстрый ответ
Вы не можете оставлять комментарии и ответы, пожалуйста ЗАРЕГИСТРИРУЙТЕСЬ для возможности полноценного доступа к форумам этой ветки

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Перейти: 
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group [ Time : 0.604s | 29 Queries | GZIP : Off ]

@Mail.ru
Администрация портала не несёт ответственности за достоверность размещённой в сообщениях форума информации.