esempio preparato da Michele MICCIO Compito d'esame del

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1 esempio preparato da Michele MICCIO Compito d'esame del Problema Ti viene dato l incarico di dimensionare una valvola a globo per le seguenti condizioni: fluido: acqua portata nominale: V & 1.49 galuk/s diametro nominale della linea: DN 40 mm pressione a monte della valvola: P 1.5 atm pressione a valle della valvola: P 1.4 atm tensione di vapore: P v 0.7 coefficiente del rapporto della pressione critica per i liquidi: F F Calcolare il coefficiente di efflusso C v per le condizioni di cui sopra È disponibile una valvola Burkert 010 in ghisa, montaggio flangiato, con caratteristica intrinseca sia equipercentuale sia lineare, rangeability r 50. con i dati del costruttore di cui sotto: DN mm K v m 3 (H O) /h bar ½ La conversione tra il coefficiente di portata K v ed il coefficiente di efflusso C v è la seguente: C v 1.16 K v. Dimensionare la valvola per il problema in esame, scegliendo quella con il DN più opportuno, 3. Effettuare la verifica di cavitazione secondo la normativa IEC 4. Determinare i punti salienti della caratteristica di efflusso 5. Calcolare quale valore della pressione P 1 consentirebbe l adozione di una valvola (tra quelle in tabella) con il DN più piccolo di 1 taglia Si vuole prendere in considerazione l uso della stessa valvola per tetracloruro di carbonio, avente ρ f lb/ft Come cambia il C v? La valvola selezionata al punto va ancora bene? Perché? file valvola_16005.mcd pag. 1

2 PROBLEM DATA The pink painted variables are DATA The blu painted text is COMMENT fluid: water { m 3 ρ w : specific density G kg f P 1 :.5 atm upstream absolute pressure P P : 1.4 atm downstream pressure P V_punto : 1.49galUK s 1 V_punto gal min 1 volume flow rate ρ w : 1000 kg m 3 density P v : 0.7 P v 0.048atm F F : OTHER DATA NEW DEFINITIONS F L : 0.9 ISA S norm, Annex D: Globe Valve bar 10 6 Pa K c : 0.8F L K c r : 50 intrinsic characteristics: a) % b) linear global definition of a new unit (pressure) in MathCad 1 gal min ( ) 1 conversion_factor : 1.16 m 3 hr DN : mm K vn : C vn : conversion_factor K vn m 3 hr bar 1 C vn bar galmin 1 pag.

3 DESIGN CALCULATIONS 1) C v CALCULATION P 1 P V_punto C v : C v.384 gal min 1 P 1 P ) VALVE SIZING Valve Flow Coefficient VALVOLA CON CARATTERISTICA % φ( h) : r h 1 Per DN 3 mm : φ( 0.7) C vn4.04gal min 1 C vn gal min 1 risulta: C v (0.7) φ(0.7)c vn < C v ; NON VA BENE! Per DN 40 mm : φ( 0.7) gal min gal min 1 risulta: C v (0.7) φ(0.7)c vn < C v ; NON VA BENE! VALVOLA CON CARATTERISTICA LINEARE Per DN 3 mm φ( h) : h + ( 1 h) r : φ( 0.7) C vn4.04gal min 1 C vn gal min 1 risulta: C v (0.7) φ(0.7)c vn < C v ; NON VA BENE! Per DN 40 mm : φ( 0.7) gal min gal min 1 risulta: C v (0.7) φ(0.7)c vn > C v ; OK!! pag. 3

4 3) CHECK FOR NO CAVITATION (IEC norm) ---> ( P ) < 0 P : P 1 P P : F L P1 F F P v 9.17 P ) ACTUAL FLOW CHARACTERISTICS CONDIZIONI DI PROVA PER LA RAPPRESENTAZIONE DELLA CURVA flusso turbolento; il fluido che attraversa la valvola é newtoniano; P 1 costante, P decrescente; h costante PUNTI SALIENTI DELLA CAR. DI EFFLUSSO C vn5 Per valutare i punti salienti della caratteristica di efflusso per h 1 si determinano le seguenti grandezze: : K c P 1 P v gal min VALVOLA CON CARATTERISTICA LINEARE V_punto c : V_punto c gal min : F L P1 F F P v : gal min : P 1 P v pag. 4

5 Scrivendo i vettori dei punti salienti della caratteristica di efflusso, possiamo rappresentare gli asintoti della funzione. V_punto i : V_punto c 00 P i : V_punto i gal min P i pag. 5

6 5) NEW C v CALCULATION C v_new : C vn4 V_punto P 1_new : P + C v_new C v_new 15.56galmin 1 P 1_new 3.676atm Valve Flow Coefficient corresponding to DN 3 mm, linear characteristics 6) C v CALCULATIONS for Carbon tetrachloride fluid: Carbon tetrachloride { ρ f : : lb 1000 ρ f ft 3 kg m 3 density specific density ρ f kg m 3 C v : V_punto P 1 P C v 8.17 gal min 1 Valve Flow Coefficient Per DN 40 mm gal min C v gal min 1 risulta: C v (0.7) φ(0.7)c vn < C v ; La stessa valvola NON VA BENE anche per il tretracloruro di carbonio. pag. 6