Mehmet SANDALCI, Kurtul KÜÇÜKADA, Ebru MANÇUHAN, Emre ALPMAN

Effect of the flow conditions and valve size on butterfly valve performance

Bu çalışmada vana sektöründe tesisatlarda çabuk açma ve kapama durumları için ideal bir tasarım olan kelebek vanalarda ( DN80 ve DN65) farklı akış hızlarında 2, 3, 4 m/s (türbülanslı akış koşulunda) farklı disk açılarına (θ=0°, 10°, 20°, 30°ve 40°) karşılık gelen akış alan yüzdelerinde (φ =%100, %82,64, %65,80, %50 ve %35,72) basınç kaybı ölçülmüştür. Kelebek vana diski tam açık pozisyonda (θ =0°) iken borudan geçen akışkan debisi maksimumdur. Vana merkezine yataklanmış disk, θ açısı kadar döndürüldüğünde akışkan akışı sınırlanmaya başlar ve θ açısı 40o olduğunda akışkan geçişi kısmen azalır. Ölçümler test metodu ANSI/ISA-75.02-1996’da belirtilen şartlara uyularak kurulan test düzeneğinde yapılmıştır. Bu çalışmada, iki farklı çap kelebek vanada basınç kaybı ölçüm değerleri kullanılarak hesaplanan kayıp (K) ve debi katsayılarının (Cv) disk açılarına göre değişimi gösterildi. Ölçümlerdeki belirsizliklerin performans katsayılarına (K ve Cv) etkisini görebilmek için belirsizlik analizi yapıldı. Ölçüm sonuçları kullanılarak performans katsayılarını, kelebek vanadaki disk açısına bağlı olarak kolayca hesaplayabilecek korelasyonlar önerildi. Üretici firma veya kullanıcılar bu korelasyonları kullanarak DN80 ve DN65 kelebek vanalarda farklı disk açıları için K ve Cv değerlerini kolayca hesaplayabileceklerdir.

Akış koşulları ve vana çapının kelebek vana performans katsayılarına etkisi

In the present work, two different sizes butterfly valves, DN65 and DN80, were tested according to standard testing method ANSI/ISA-75.02-1996. The tests were performed at different flow rates such as 2, 3 and 4 m/s and at different valve opening angles such as 0, 10, 20, 30 and 40°. The opening angle 0° was considered as the fully open valve. The flow area percentages, φ , were calculated for different valve openings as 100, 82.64, 65.80, 50 and 35.72% and pressure drops, ΔP, were recorded for different valve openings at different velocities. Using the experimental data the loss and flow coefficients, K and Cv, were calculated and correlations were proposed to give K and Cv as a function of the flow area percentage, φ. Uncertainty analysis was performed to show the effect of the measurement uncertainties on the performance coefficients. The proposed correlations provide an effective way to determine the performance coefficients of two different sizes of butterfly valves. This approach can be applied to other valves for determining their performance.

PDF

___

Chern, M. J., Wang, C. C., and Ma, C. H., Performance Test and flow Visualization of Ball Valve, Exp Therm. and Fluid Sci. 31, 505-512, 2007.
Morris, M. J. and Dutton, J., C., An Experimental Investigation of Butterfly Valve Performance Downstream of an Elbow, J. of Fluids Eng. 113, 81-85, 1991a.
Morris, M. J. and Dutton, J. C., The Performance of Two Butterfly Valves Mounted in Series, J. of Fluids Eng. 113, 419-423, 1991b.
Fester, V. G., Kazadi, D. M., Mbiya, B. M. and Slatter, P. T., Loss Coefficients for Flow of Newtonian and Non- Newtonian Fluids Through Diaphragm Valves, Chem. Eng. Res. and Des. 85, 1314-1324, 2007.
Perry, R., H., Perry’s Chemical Engineering Handbook (7th Ed.), McGraw-Hill Companies, U.S.A., 1997.
Eom, K., Performance of Butterfly Valves as a Flow Controller, J. of Fluids Eng. 110, 16-19, 1998.
ANSI/ISA-75.02-1996, Control Valve Capacity Test Procedures, American National Standards Institute, 1996.
Taylor, R., P., Hodge, B., K., and James, C., A., Estimating Uncertainty in Thermal Systems Analysis and Design, Appl.Therm. Eng. 19, 51-73, 1999.
Zappe, R., W., Valve Selection Handbook (4th Ed.), Gulf Professional Publishes, Burlington, MA, U.S.A., 1999.
Hybvalve Loss Calculations, Available from: _____http://www. hybvalve.com>, 2008.
Valmate Industrial Corporation. Available from: _____http://www. valmate.com.tw>, 2008.
Crtec Flow Calculations. Available from: _____http://www. crtec.com>, 2008.