Airconditioning en koeling op RCC Koude en Luchtbehandeling

Informatie over airconditioning koeltechniek en koude maar ook ventilatie koeling en lucht

Er zijn vele soorten regelventielen en evenzovele toepassingen. In dit artikel geeft Gert Wim Kreukniet van Wijbenga uitleg over de regelkarakteristieken van ventielen.

Tekst: Gert Wim Kreukniet (Wijbenga)

Als een ventiel een spindel heeft die een verticale beweging maakt, wordt gesproken over een (zitting)afsluiter. Figuur 1 (hierboven) is een voorbeeld van een zittingafsluiter. Als de spindel van een ventiel een draaiende beweging maakt, spreken we over een kraan of (vlinder)klep. In dit artikel wordt de term ‘ventiel’ gebruikt als verzamelnaam voor kranen en afsluiters.

Zo werkt het! We willen allemaal de beste installatie bouwen. Om dat te bereiken, is het belangrijk dat we kennis delen. Het team van Wijbenga schrijft daarom in de rubriek Zo werkt het! regelmatig over een specifiek koeltechnisch onderwerp.

Drukverschil over het ventiel Als een ventiel wordt gebruikt om het debiet van een vloeistof (bijvoorbeeld water of koudemiddel) te regelen, moet er een drukverschil over het ventiel aanwezig zijn. Als het ventiel helemaal is geopend, is het drukverschil (de weerstand) over het ventiel minimaal. Wordt het ventiel dichtgedraaid, dan neemt het drukverschil over het ventiel steeds verder toe. Bij een gelijke druk voor het ventiel zal het vloeistofdebiet bij het dichtdraaien van het ventiel afnemen.

Lineaire karakteristiek Een leidingwatertappunt is een voorbeeld waarbij de druk voor het ventiel vrijwel constant is. Als het debiet over het ventiel evenredig toeneemt of afneemt met de stand van het ventiel, heeft dit ventiel een lineaire karakteristiek. Figuur 2 toont  een voorbeeld van een lineaire karakteristiek.

Waterdebiet bij drukverschillen Op de horizontale as is de ventielstand in % gegeven en op de verticale as het percentage van de Kvs-waarde. De Kvs-waarde van een ventiel is de hoeveelheid water in m3/h die bij een drukverschil van 1 bar door het ventiel stroomt als het ventiel 100% open is. De Kv-waarde geeft het waterdebiet aan bij een drukverschil van 1 bar bij een bepaalde klepstand. De Kv-waarde geeft het waterdebiet aan bij een drukverschil van 1 bar bij een bepaalde klepstand. De formule voor de Kv-berekening voor vloeistoffen is:

Als de Kv van een ventiel bekend is, kan met deze formule eenvoudig het drukverlies over het ventiel bij een bekend debiet worden berekend. Als een ventiel een lineaire karakteristiek heeft zoals in figuur 2, geldt als het drukverschil over het ventiel constant blijft, dat het debiet 10% afneemt als het ventiel 10% gesloten wordt. We geven een voorbeeld: een DN50-ventiel in een 35% propyleenglycolcircuit van -10 °C heeft een Kvs-waarde van 49 m3/h. Het soortelijk gewicht van de glycol is 1.030 kg/m3, het debiet is 10 m3. Het drukverlies is 4,3 kPa (0,043 bar). Als dit ventiel 30% sluit, wordt de Kv-waarde 0,7*49=34,3. Blijft het drukverschil over het ventiel (de pompdruk) gelijk, dan daalt het debiet naar 7 m3/h.

Equiprocentuele klepkarakteristiek Als een vloeistofdebiet geregeld moet worden bij een constant drukverschil, dan geeft een ventiel met een lineaire karakteristiek een eenvoudige lineaire regeling. In de praktijk wordt een ventiel vaak gestuurd om een temperatuur of druk te regelen, waarbij het drukverschil over het ventiel niet constant is. Als het ventiel opent, neemt het debiet toe. Door leidingverliezen en de pompkarakteristiek zal de druk voor het ventiel dalen. Ook neemt de capaciteit (vermogen) van een koeler of verwarmer niet lineair toe of af met het debiet over het toestel. Een equiprocentuele klepkarakteristiek kan dan zorgen voor een min of meer lineaire verstelling van het ventiel, afhankelijk van de vraag. Een voorbeeld van een equiprocentuele of gelijkprocentige karakteristiek is naast de lineaire karakteristiek in figuur 2 gegeven.

Toenemende Kv-waarde De equiprocentuele karakteristiek in figuur 2 laat zien dat de Kv-waarde van het ventiel aan het begin van de slag langzaam toeneemt en naarmate het ventiel verder opent steeds sneller toeneemt. Als de slag van het ventiel 5% verhoogd wordt, verhoogt de Kv-waarde met 5% ten opzichte van de voorgaande waarde. De toename van de Kv van het ventiel is relatief gezien over de hele slag gelijk. Door de kleinere toename van de Kv-waarde bij het begin van de opening van het ventiel is de regeling onder in het bereik rustiger en nauwkeuriger.

Goede regelbaarheid Als een ventiel geselecteerd is voor een debiet waarbij ook heel kleine deellasten kunnen optreden, zal een equiprocentuele karakteristiek beter presteren dan een lineaire karakteristiek. In de meeste gevallen geeft een equiprocentuele karakteristiek in ons vakgebied een goede regelbaarheid. Zowel bij een lineaire als bij een equiprocentuele karakteristiek moet er rekening mee worden gehouden dat het ventiel in het onderste bereik van de slag niet de karakteristiek volgt. Het ventiel kan daardoor in het onderste bereik niet goed regelen; de Kv maakt een sprong van 0 naar 3%.

De Kv-sprong van een ventiel Dit fenomeen is de minimale regelbaarheid van een ventiel en noemt men wel de Kv -sprong. Na de Kv -sprong, dus bij verdere opening, gaat het ventiel pas volgens de curve regelen. De fabrikant van het ventiel zal de waarde van de Kv -sprong geven, bijvoorbeeld als de regelverhouding 30:1 (ca. 3%). In sommige gevallen kan ook de aandrijving van het ventiel voor een nog grotere minimale opening zorgen.

Fig. 3: Twee persgasventielen parallel (Veld Koeltechniek).

Parallel geplaatste ventielen De minimale regelbaarheid kan betekenen dat het te regelen debiet moet worden verdeeld over meerdere ventielen waarbij ook de kleinste deellast kan worden geregeld. Een voorbeeld hiervan is een persdrukregeling waarbij veel compressorcapaciteit kan worden afgeschakeld zodat een klein te regelen debiet over blijft. Eén groot ventiel dat is geselecteerd voor vollast kan de persdruk bij minimumlast niet meer regelen als hiervoor een Kv nodig is kleiner dan 3% van de Kvs. In dit geval is het noodzakelijk om twee of meer ventielen te selecteren die parallel worden geplaatst. Vaak zal dit dan een kleiner en een groter ventiel zijn, zie figuur 3. Samen zijn ze geschikt voor vollast; het kleine ventiel kan regelen vanaf de kleinste deellast totdat het grote ventiel de regeling kan overnemen.

Tags: industriële koeling, ventielen

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Tijdens de Vakbeurs Energie van 11 t/m 13 oktober organiseert Vakblad Warmtepompen samen met Vakbeurs Energie dagelijks De WP Innovatieroute. In een rondleiding langs een aantal standhouders word je in korte tijd geïnformeerd over de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van duurzame klimaattechnologie. De route volgt je met draadloze headsets, deelname is gratis. Klik hier om je aan te melden.

De koeltechnische sector doet te weinig om jonge professionals binnen te halen

Schrijf u in voor de nieuwsbrief van Koude en Luchtbehandeling