W poprzedniej części cyklu (Polski Instalator, 7-8/2024 (320), str.: 8-12, [1]) zaprezentowałem przykłady doboru zaworów bezpieczeństwa, dla wybranych urządzeń (kocioł wodny, wymiennik ciepła). Przykłady te opierały się na obliczeniach zgodnych z zalecanymi w Polsce do stosowania zależnościami matematycznymi, wykresami i tabelami.

Czy jednak trzeba znać te wszystkie wzory, parametry, procedury, itp.? Oczywiście – zawsze dobrze jest znać choćby ogólną zasadę działania np. mikrofalówki, żeby pamiętać, aby nie włączyć jej, gdy w środku siedzi kot. Tutaj podobnie – ogólna znajomość zasad jest przydatna, ale szczegółowa już niekoniecznie, bo tutaj z pomocą przychodzą dedykowane aplikacje inżynierskie. I właśnie te narzędzia prezentuję w tej części cyklu, dla wybranych producentów.

Arkusz kalkulacyjny marki IMI Pneumatex
IMI Pneumatex to marka znana z urządzeń służących do zabezpieczania instalacji HVAC i zapewniania odpowiedniej jakości czynnika. W swoim portfolio ma m.in. zawory bezpieczeństwa. Dla tych urządzeń producent oferuje arkusz kalkulacyjny (excel), pozwalający dokonywać kompleksowych obliczeń i doboru urządzeń, dla następujących wariantów:

• Dobór zaworu bezpieczeństwa dla kotłów wodnych
• Dobór zaworu bezpieczeństwa dla wymienników ciepła, wg. wymagań WUDT, z uwzględnieniem normy PN-EN 4126 (oba dokumenty przywołane w poprzednich częściach cyklu)
• Dobór zaworu bezpieczeństwa dla wymienników ciepła, wg. wymagań WUDT, z uwzględnieniem normy PN-B-02414 (oba dokumenty przywołane w poprzednich częściach cyklu)
• Dobór zaworu bezpieczeństwa do instalacji chłodniczej
• Dobór zaworu bezpieczeństwa dla instalacji ogrzewczej wpiętej bezpośrednio do sieci cieplnej (bez wymiennika ciepła)

Warianty te są pogrupowane w oddzielnych arkuszach. W wybranym arkuszu zdefiniować musimy wymagane parametry i wybrać do obliczeniowego sprawdzenia interesujący nas zawór. Program podpowiada, do jakich zastosowań i instalacji dany zawór jest przeznaczony i z jakimi ograniczeniami może pracować.

W każdym arkuszu możemy prześledzić obliczenia, krok po kroku. Pokazywane są także zależności obliczeniowe, z których aplikacja korzysta. Dla zadanych parametrów wejściowych i wybranego zaworu bezpieczeństwa program zwraca komunikat, czy spełnia on wymagania, czy też nie. Przy wydruku uzyskujemy widok pełnej procedury obliczeniowej.

Prześledźmy to na jednym z przykładów, omówionych w poprzedniej części cyklu [1], gdzie analizowane było zabezpieczenie kotła niskotemperaturowego wodnego, o mocy 20kW i ciśnieniu dopuszczonym 6 bar. Na rys. 1 pokazano definiowanie danych wejściowych (wersja arkusza: 2.30-2021).

Na kolejnych rysunkach przedstawiono kolejne kroki procedury obliczeniowej:

• Rys. 2 – określenie obliczeniowej przepustowości zaworu
• Rys. 3 – wyznaczenie wymaganej powierzchni przekroju kanału dopływowego zaworu bezpieczeństwa (patrz część II cyklu – [1]).
• Rys. 4 – weryfikacja poprawności doboru wybranego na początku zaworu

Aplikacja firmy HUSTY
Aplikacja firmy HUSTY operuje na zaworach marki SYR, której jest dystrybutorem w Polsce. Aplikacja ta jest także dostępna w wersji on-line, na stronie internetowej firmy HUSTY. Pozwala ona nie tylko na weryfikację doboru zaworów bezpieczeństwa do konkretnego przypadku i urządzenia, ale także na obliczanie przepustowości.

Przykładowo do analizy przepustowości weźmy zawór, który użyty był do obliczeń w poprzedniej części cyklu i który zabezpieczał kocioł wodny niskotemperaturowy, tj. zawór 1915 1⁄2”. Na rys. 5 pokazano katalog, z którego zawór się wybiera, po wcześniejszym zdefiniowaniu, jakiego wariantu przepustowości dotyczą obliczenia. Może to być:

• Powietrze
• Para wodna nasycona
• Woda

Na rys. 6 pokazano okno z wynikami obliczeń, a na rys. 7 wydrukowany pełny raport, w którym zaprezentowana jest procedura obliczeń krok po kroku, zgodna z tą, jaka była omówiona w poprzednich dwóch częściach cyklu.

W przypadku doboru zaworu, aplikacja daje możliwość wyboru spośród następujących wariantów:

• Para wodna nasycona
• Moc (para)
• Moc (para+woda)
• Wymiennik woda-woda (PN-B-02414)
• Wymiennik para-woda
• Powietrze
• Woda
• Rozszerzalność cieplna

Posłużmy się przykładem doboru zaworu do kotła wodnego niskotemperaturowego, zaprezentowanym w poprzedniej części cyklu. Miał on moc 20kW i ciśnienie dopuszczone 6 bar.

W pierwszej kolejności należy prawidłowo wybrać wariant obliczeń. Wiemy już, że pomimo tego, iż jest to kocioł wodny, to obliczenia muszą zostać wykonane jak dla wypływu pary wodnej, a nie wody w stanie ciekłym. W związku z tym musimy wybrać albo wariant „Para wodna nasycona”, albo „Moc (para)”, w zależności od tego jaki komplet danych wejściowych mamy. Z uwagi na to, że mamy podaną moc cieplną, to wybierzemy ten drugi.

Wyniki doboru pokazano na rys. 8. Po wpisaniu danych wejściowych (wymagana moc cieplna, przyrost cienienia, ciśnienie odpływowe, tj. (nad) ciśnienie otoczenia), wybraniu z listy typu zaworu (1915) i jego ciśnienia nastawy (6 bar), program przyjmuje odpowiednią wartość ciśnienia zrzutowego (6 bar) i oblicza, jaką jego średnicę z typoszeregu powinniśmy przyjąć oraz jaka jest maksymalna dopuszczalna moc kotła dla tego zaworu, w tym wariancie. Ponadto, do obliczeń, można samodzielnie zdefiniować procentową wartość przyrostu ciśnienia, aczkolwiek domyślnie przyjmowana jest standardowa wartość 10%. Na rys. 9 pokazano pełny raport z obliczeń.

Aplikacja firmy Zetkama
Aplikacja ta działa na witrynie www producenta. Umożliwia ona wykonywania obliczeń zgodnie z normą EN ISO 4126 i normą API 520, które wymienione były w poprzednich częściach cyklu, dla następujących wariantów:

Ciecz (różnego rodzaju, katalog daje bardzo szeroki wybór, a ponadto jest możliwość zdefiniowania parametrów samodzielnie)

• Para wodna
• Pozostałe pary i gazy
• Przepływ dwufazowy

Ponadto aplikacja daje możliwość przeprowadzenia analiz dla trzech przypadków:

• Dobór zaworu
• Sprawdzanie przepływu
• Obliczanie wymienników

Po zdefiniowaniu wszystkich wymaganych parametrów, program wskazuje zawory spełniające warunki zadania. Na rys. 10 pokazano widok strony www tej aplikacji.

Literatura:
[1] Muniak D.: Zawory bezpieczeństwa w instalacjach ogrzewczych. Część 2: Przykłady doboru, Polski Instalator, 7-8/2024 (320), str.: 8-12.Artykuł dostępny jest też w wersji on-line na naszej www, w dziale "Instalacje grzewcze".