هناك بعض الأسئلة المتعلقة بالتصميم الهندسي التي تحتاج إلى إجابة للمساعدة في الحفاظ على هدف تصميم النظام. في هذا الدليل، سيتم تزويدك بالخطوات الـ 18 حول كيفية تحديد حجم واختيار الصمامات والمحركات والمجموعات بشكل صحيح.
1. تحديد نوع الصمام. إن معرفة هذا مقدمًا ستمكننا من إجراء تعديلات في الحجم والاختيار.
2. تحديد الوسط الذي يتم التحكم فيه.
3. تحديد معدل تدفق المعدات المراد التحكم فيها. (ينبغي توفير ذلك، أو في جدول الملف.)
4. تحديد انخفاض الضغط المحدد. للحصول على سلطة الصمام الصحيحة، يجب أن يكون انخفاض الضغط عبر الصمام مساوياً لإجمالي انخفاض الضغط عبر الفرع المتحكم فيه، بما في ذلك الصمام.
تحجيم الصمام - المعادلة
 صيغة تحديد السيرة الذاتية لصمامات المياه |  عند العمل بالماء، قد يتم تبسيط ذلك |
S = الثقل النوعي للوسائط
CV = معامل التدفق
Q = التدفق الحجمي (gpm) مع فتح الصمام بالكامل
ΔP = الضغط التفاضلي (psi) مع فتح الصمام بالكامل
حساب تدفق GPM
 يمكن تحديد متطلبات GPM إذا كانت متطلبات BTU/hr والمياه المطلوبة ΔT معروفة. |  يمكن تحديد GPM بشكل أكثر دقة إذا كانت نسبة الجليكول معروفة. |
GPM = التدفق بالجالون / الدقيقة
q = الحرارة المضافة أو المزالة بوحدة حرارية بريطانية/ساعة
ΔT = ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة الماء عبر الملف
S أو SG = الجاذبية النوعية للوسائط
Cp = الحرارة النوعية للوسائط
تحديد معدل التدفق المقدر
درجات الحرارة التفاضلية الشائعة لمعدات المياه المبردة هي 12 درجة فهرنهايتو 20 درجة فهرنهايت لأنظمة الماء الساخن. يجب التحقق من ذلك مرتين مع مهندس التصميم بشأن فروق المعدات المقصودة للملفات وكذلك المعدات الرئيسية مثل الغلايات والمبردات في النظام.
إذا تم استخدام الجليكول في النظام، فيمكن إجراء بعض التعديلات على المعادلة العليا لاستيعاب الفرق في الثقل النوعي والحرارة النوعية للسائل المختلط مقارنة بالمياه القياسية.
الثقل النوعي لمحاليل الجليكول
للتعويض عن خليط الماء/الجليكول، تتطلب المعادلة السابقة لـ GPM معلومتين إضافيتين. أول شيء ستحتاج إليه هو الثقل النوعي لخليط الماء/الجليكول عند نسب المزيج. يمكن الحصول على ذلك من مخطط الثقل النوعي لمحلول الجليكول. في الأنظمة المائية في أمريكا الشمالية، يعتبر 50/50% ماء/جليكول نموذجيًا. قامت معظم الشركات المصنعة بتصنيف معداتها إلى حدود خليط مماثلة.
| الثقل النوعي- SG- | محلول جلايكول الإثيلين (% من حيث الحجم) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| درجة الحرارة (ºF) | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 100 |
| -40 | 1) | 1) | 1) | 1) | 1.12 | 1.13 | 1) |
| 0 | 1) | 1) | 1.08 | 1.10 | 1.11 | 1.12 | 1.16 |
| 40 | 1.048 | 1.057 | 1.07 | 1.088 | 1.1 | 1.11 | 1.145 |
| 80 | 1.04 | 1.048 | 1.06 | 1.077 | 1.09 | 1.095 | 1.13 |
| 120 | 1.03 | 1.038 | 1.05 | 1.064 | 1.077 | 1.82 | 1.115 |
| 160 | 1.018 | 1.025 | 1.038 | 1.05 | 1.062 | 1.068 | 1.049 |
| 200 | 1.005 | 1.013 | 1.026 | 1.038 | 1.049 | 1.054 | 1.084 |
| 240 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 1.067 |
| 280 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 1.05 |
- 1)تحت نقطة التجمد
- 2)فوق نقطة الغليان
الحرارة النوعية لمحاليل الجليكول
ستحتاج أيضًا إلى الحرارة النوعية لخليط الماء/الجليكول بنسب التصميم للحصول على معدل التدفق المقدر الصحيح. تتوفر هذه المعلومات على الرسم البياني للحرارة النوعية لحلول الجليكول أدناه.
| السعة الحرارية النوعية – cp – (وحدة حرارية بريطانية/رطل.درجة فهرنهايت) | محلول جلايكول الإثيلين (% من حيث الحجم) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| درجة الحرارة (ºF) | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 100 |
| -40 | 1) | 1) | 1) | 1) | 0,68 | 0.703 | 1) |
| 0 | 1) | 1) | 0.83 | 0.78 | 0.723 | 0.7 | 0.54 |
| 40 | 0.913 | 0.89 | 0.845 | 0.795 | 0.748 | 0.721 | 0.562 |
| 80 | 0.921 | 0.902 | 0.86 | 0.815 | 0.768 | 0.743 | 0.59 |
| 120 | 0.933 | 0.915 | 0.875 | 0.832 | 0.788 | 0.765 | 0.612 |
| 160 | 0.94 | 0.925 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.786 | 0.64 |
| 200 | 0.953 | 0.936 | 0.905 | 0.865 | 0.83 | 0.807 | 0.66 |
| 240 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 0.828 | 0.689 |
| 280 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 0.71 |
- 1)تحت نقطة التجمد
- 2)فوق نقطة الغليان
- 1 وحدة حرارية بريطانية/(lbm°F) = 4,186.8 جول/(كجم°ك) = 1 كيلو كالوري/(كجم°س)
5. احسب السيرة الذاتية باستخدام معادلة صمامات المياه.
6. تحديد عدد المنافذ (ثنائية أو ثلاثية).
7. تحديد تصنيف فئة الضغط ANSI المطلوبة (125 أو 250).
8. تحديد خصائص التدفق المطلوبة. عادة ما تكون النسبة المئوية متساوية لتطبيقات المياه والخطية لتطبيقات البخار.
9. تحديد متطلبات القطع:
- البرونز / النحاس (عادةً لتطبيقات المياه المنخفضة ΔP)
- الفولاذ المقاوم للصدأ (عادةً لتطبيقات المياه العالية وتطبيقات البخار)
10. تحديد نوع التعبئة، إن أمكن (قياسية أو درجة حرارة عالية)
11. تحديد نوع التوصيل الميكانيكي لنظام الأنابيب. (NPT-FxF، NPT – FxUM، ذات حواف، عرق، إلخ.)
12. بالنسبة للمشغل، حدد الوضع الطبيعي ومتطلبات السلامة من الفشل
- NO - مفتوح عادة
- NC - مغلق عادة
- SR - عودة الربيع أو الفشل الآمن
- NSR - العودة غير الربيعية أو الفشل في المكان
13. تحديد نوع المحرك وإشارة التحكم (موضعين، عائم، 0-10 فولت تيار مستمر، وما إلى ذلك).
14. تحديد ما إذا كان التجاوز اليدوي مطلوبًا أم لا.
15. بناءً على كل هذه المدخلات، حدد مجموعة صمامات قابلة للترتيب.
16. تحقق من ضغط الإغلاق (المحدد، أو على الأقل الضغط التفاضلي للنظام).
17. حساب انخفاض الضغط الفعلي على أساس الصمام المحدد باستخدام صيغة CV
18. تحقق من نسبة النسبة المئوية، حيث: يجب أن تكون نسبة النسبة المئوية بين 25% و50%.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The medium being controlled significantly affects valve sizing and selection. Different mediums have unique properties, such as density, viscosity, and corrosiveness, which influence valve performance. For example, valves controlling water flow may require different sizing and materials compared to those controlling steam or refrigerants. Accurate identification of the medium ensures the selected valve can handle the specific demands of the application.
Determining the flow rate of equipment to be controlled is crucial for proper valve sizing and selection. The flow rate affects the valve’s ability to control the medium effectively, and incorrect sizing can lead to poor system performance, energy waste, or even equipment damage. The flow rate should be obtained from the coil schedule or provided by the equipment manufacturer to ensure accurate valve selection.
The specified pressure drop is critical for correct valve authority. The pressure drop across the valve should be equal to the total pressure drop in the system to ensure the valve can control the flow effectively. If the pressure drop is too high or too low, the valve may not be able to maintain the desired flow rate, leading to system inefficiencies or even failure. Proper calculation of the specified pressure drop ensures the selected valve has sufficient authority to control the medium.
Common mistakes to avoid when sizing and selecting valves, actuators, and assemblies include oversizing or undersizing valves, incorrect actuator selection, and inadequate consideration of system dynamics. These mistakes can lead to poor system performance, energy waste, and even equipment failure. By following the 18 steps outlined in this guide, engineers can avoid these common mistakes and ensure proper valve sizing and selection for their HVAC systems.
Valve authority and valve sizing have a significant impact on system performance. A valve with insufficient authority may not be able to control the flow effectively, leading to system inefficiencies, energy waste, or even equipment damage. Conversely, a properly sized valve with sufficient authority ensures the system operates within design specifications, maintaining optimal performance and efficiency. Accurate valve sizing and selection are critical for achieving design intent and ensuring reliable system operation.
Best practices for documenting valve sizing and selection calculations include maintaining a clear and concise record of calculations, assumptions, and references. This documentation should include the valve type, size, and material, as well as the actuator selection and assembly configuration. Accurate and thorough documentation enables easy verification of calculations, facilitates troubleshooting, and ensures knowledge retention for future system modifications or upgrades.
