Технический комитет по стандартизации «Промышленная трубопроводная арматура и сильфоны»
(ТК 259)

Закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

СТАНДАРТ ЦКБА

СТ ЦКБА 020-2004

Арматура трубопроводная

МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
МАЛОШУМНОГО РЕДУЦИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
С ПОСТОЯННЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ
СОПРОТИВЛЕНИЕМ

НПФ «ЦКБА»

2004

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА») и Научно-промышленной ассоциацией арматуростроителей (НПАА).

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом от 21.06.2004 № 26.

3 СОГЛАСОВАН Техническим комитетом по стандартизации Госстандарта России «Промышленная трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК259).

4 ВЗАМЕН ОСТ 26-07-1373-75 «Методика расчета малошумного дроссельного устройства с постоянным гидравлическим сопротивлением».

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения. 1

2 Термины, определения, условные обозначения и сокращения. 2

3 Задача расчета. 3

4 Методика расчета. 3

Приложение А. Пример расчета редуцирующего устройства клапана сильфонного черт. С26375-010. 5

СТ ЦКБА 020-2004

СТАНДАРТ ЦКБА

Арматура трубопроводная

МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА МАЛОШУМНОГО РЕДУЦИРУЮЩЕГО
УСТРОЙСТВА С ПОСТОЯННЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Дата введения 2004-09-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на малошумные редуцирующие устройства (далее - устройства) с постоянным гидравлическим сопротивлением DN от 6 до 32 и давлением Рр до 20 МПа (200 кгс/см²), работающие на воде при температуре до 100 °С.

2 Термины, определения, условные обозначения и сокращения

2.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями и условными обозначениями:

2.1.1 малошумное редуцирующее устройство. Промышленная трубопроводная арматура или ее составляющая часть, предназначенная для снижения давления до установленной величины при заданном расходе рабочей среды посредством создания в проточной части одного или нескольких последовательно расположенных внезапных сужений и расширений.

2.1.2 уровень колебаний (вибрация) L.. Характеристика колебаний, сравнивающая две одноименные физические величины, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значений величины

Примечание - для ускорения уровень, измеряемый в децибелах (дБ)

где - оцениваемое значение ускорения, м/с²;

- исходное значение ускорения, м/с²;

для малошумного устройства - = 3·10^-4 м/с².

2.1.3 собственная частота колебаний. Количество гармонических колебаний в секунду.

2.1.4 малошумное устройство. Устройство из последовательно соединенных диафрагм (шайб) для снижения уровней вибрации, возникающей при протекании среды через проточную часть арматуры.

2.1.5 ступень. Конусообразная перфорированная диафрагма.

2.2 Условные обозначения

DN - проход условный (размер номинальный);

D - диаметр проточной части устройства, мм;

d_n - диаметр отверстий п-й ступени, мм;

п - количество ступеней редуцирования;

n_расч - количество ступеней расчетное;

n_прин - количество ступеней принятое;

FN - площадь условного прохода, мм²;

f_n - суммарная площадь отверстии n-й ступени, мм²;

G - массовый расход рабочей среды, кг/с;

P_вх - абсолютное давление среды на входе устройства, МПа;

Р_вых - абсолютное давление среды на выходе устройства, МПа;

P_n - абсолютное давление среды за n-й ступенью устройства, МПа;

ΔP_n - перепад давления на n-й ступени устройства, МПа;

K_vn - пропускная способность n-й ступени, м³/ч;

ρ - плотность среды, кг/м³;

μ - коэффициент расхода n-й ступени, отнесенный к суммарной площади отверстий f_n;

К_n - количество отверстий n-й ступени;

α - угол конусности каждой ступени, град;

b - расстояние между ступенями, мм;

h_n - толщина ступени, мм;

S_n - расстояние от устройства до центра каждого отверстия ступени;

r - радиус скругления входной и выходной кромок отверстий, мм;

β - часть перепада давления, приходящаяся на одну ступень;

- уровень вибрации, дБ;

f - частота колебаний, Гц.

3 Задача расчета

3.1 Определение количества ступеней редуцирования.

3.2 Определение количества отверстий в каждой ступени.

4 Методика расчета

4.1 Проточная часть малошумного редуцирующего устройства с постоянным гидравлическим сопротивлением представлена на рисунке 1.

4.2 Рекомендуемые размеры проточной части устройства приведены в таблице 1.

Таблица 1

Размеры	Величины
α	90
b	от 2 DN до 3 DN
D	от 2 DN до 4 DN
h_n	исходя из условия прочности
	от 1 до 4
	от 0,12 до 0,35
r	от 0,5 до 1,0

4.3 Расчет количества ступеней редуцирования.

Количество ступеней рассчитывается по формуле:

(1)

Рисунок 1 - Проточная часть малошумного редуцирующего устройства с постоянным гидравлическим сопротивлением

где β = 0,3 при ΔР от 0,2 до 10 МПа;

β = 0,5 при ΔР от 10 до 20 МПа.

Полученные значения п_расч следует округлить до ближайшего большего целого числа.

4.4 Определение количества отверстий в каждой ступени.

Количество отверстий рассчитывается в следующей последовательности:

1) Рассчитать перепад давления на каждой ступени по формуле:

ΔP_n = P_n-1·β. (2)

2) Рассчитать абсолютное давление за п-ой ступенью Р_п по формуле

P_n = P_n_-1 + ΔP_n. (3)

При расчете следует учитывать следующее:

- давление на входе первой ступени равно давлению на входе устройства Р_o = Р_вх;

- давление на выходе последней ступени равно давлению на выходе устройства P_n = P_вых.

3) Рассчитать пропускную способность каждой ступени по формуле

(4)

4) Рассчитать относительную эффективную проходную площадь каждой ступени по формуле

(5)

где

5) По значению по графику зависимости , приведенному на рисунке 2, определить значение коэффициента расхода μ_n.

6) Рассчитать относительную проходную площадь f_n по формуле

(6)

Рисунок 2 Зависимость малошумного редуцирующего устройства

7) Рассчитать количество отверстий по формуле

(7)

где d_n - диаметры отверстий, выбираемые равными диаметру сверла, с учетом толщины стенки диафрагмы.

Если расчетное значение числа отверстий меньше двух, то следует принять его равным двум. Если число не целое, то следует округлить его до ближайшего целого числа.

4.5 Устройство изготавливается в соответствии с результатами расчета и испытывается на виброакустическом стенде для определения зависимости уровней вибрации от частоты .

Результаты испытаний приводят в технической документации на устройство.

4.6. Пример гидравлического расчета приведен в приложении А.

Приложение А

(рекомендуемое)

Пример расчета редуцирующего устройства клапана сильфонного черт. С26375-010

А.1 Задача расчета

Задачами расчета являются:

- расчет количества ступеней редуцирующего устройства;

- расчет количества отверстий каждой ступени редуцирования.

А.2 Исходные данные для расчета приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 - Исходные данные для расчета редуцирующего устройства

Наименование величины и условное обозначение	Значения
Проход условный DN (размер номинальный)
Рабочая среда	вода
Массовый расход G, кг/с	0,278
Абсолютное давление на входе Р_вх, МПа	20,1
Абсолютное давление на выходе Р_вых, МПа	0,25
Перепад давления на редуцирующем устройстве ΔР, МПа	19,85
Плотность среды ρ, кг/м³	10³
Температура среды t, °C, не более	100

А.3 Результаты расчета

Результаты расчета приведены в таблице А.2.

Таблица А.2 - Результаты расчета

Расчетные величины и формулы	Результаты расчета
β	0,5
	6,33
n_прин	7,0
Номер ступени	1	2	3	4	5	6	7
Р_n_-₁, МПа	20,100	10,050	5,025	2,513	1,256	0,628	0,314
ΔР, МПа	10,050	5,025	2,513	1,256	0,628	0,314	0,064
Р_п, МПа	10,050	5,025	2,513	1,256	0,628	0,314	0,250
м³/ч	0,080	0,113	0,160	0,226	0,320	0,453	0,641
, мм²	78,500
	0,020	0,029	0,041	0,058	0,082	0,115	0,163
μ	0,6					0,61	0,62
, мм²	2,591	3,768	5,338	7,615	10,745	14,837	20,638
, мм	1,3	1,3	1,8	2,2	2,2	3,0	2,6
	1,953	2,840	2,099	2,004	2,828	2,100	3,889
	2	3	2	2	3	2	4

На рисунке А.1 приведены результаты измерений уровней вибрации малошумного редуцирующего устройства черт. С26375-010 с постоянным гидравлическим сопротивлением, замеренные экспериментально на виброакустическом стенде.