Kleppen voor vloeistoffen met hoge viscositeit

In industriële processen met media met een hoge viscositeit, zoals dikke vloeistoffen of pasta's, worden kleppen geconfronteerd met verschillende uitdagingen die hun betrouwbaarheid en effectiviteit beïnvloeden. Daarom is het belangrijk om een klep zorgvuldig te selecteren op basis van zijn prestaties voor een efficiënte en nauwkeurige debietregeling. Dit artikel onderzoekt de problemen die zich voordoen bij het gebruik van kleppen met viskeuze media en hoe kleppen voor deze media moeten worden geselecteerd.

Inhoudsopgave

• Viskeuze media voor kleppen
• De juiste klep selecteren voor viskeuze vloeistoffen
• Afsluiters voor vloeistoffen met hoge viscositeit

Viskeuze media voor kleppen

Afsluiters voor viskeuze media hebben te maken met verschillende uitdagingen vanwege de dikke en kleverige aard van de vloeistof.

• De verhoogde wrijving en weerstand van viskeuze media maakt het moeilijker voor de klep om soepel te openen en te sluiten. Dit kan leiden tot langzamere reactietijden en verminderde nauwkeurigheid bij de debietregeling.
• Viskeuze media kunnen verstopping veroorzaken, wat kan leiden tot storingen aan de klep en onderhoudsproblemen.
• De hoge drukverliezen (veroorzaakt door de weerstand die de dikke vloeistof ondervindt wanneer deze door de nauwe doorgangen en beperkingen in de klep stroomt) over de klep kunnen energieverliezen en een verminderde systeemefficiëntie veroorzaken.

Het juiste klepontwerp, de juiste materiaalselectie en regelmatig onderhoud zijn cruciaal om deze problemen te verminderen en betrouwbare prestaties te garanderen in toepassingen die te maken hebben met viskeuze vloeistoffen.

De juiste klep selecteren voor viskeuze vloeistoffen

De Cv, Kv en viscositeitscorrectiefactoren (Fv) helpen om de juiste klepgrootte en het juiste type te kiezen voor media met een hoge viscositeit.

• De stromingscoëfficiënt (Cv of Kv) van een klep meet de efficiëntie waarmee de vloeistof stroomt, wat afhangt van de grootte en het type van de klep.
• Vloeistofviscositeit is cruciaal voor drukverliezen bij semi-turbulente of laminaire vloeistofstroming. Vloeistofviscositeit beïnvloedt de drukval verschillend in laminaire en turbulente stromingsregimes.
  • In laminaire stroming leidt een hogere viscositeit tot een grotere drukval, terwijl in turbulente stroming de invloed van viscositeit minder groot is.
  • In turbulente stroming vermindert de onregelmatige menging de invloed van viscositeit, waardoor de drukval minder afhankelijk is van viscositeit en meer beïnvloed wordt door andere factoren zoals het Reynoldsgetal.
  • Viscositeitscorrectiefactoren (een manier om de Cv aan te passen om rekening te houden met de dikte van de vloeistof) worden gebruikt om de klep nauwkeurig te dimensioneren.

Het vergroten van de doorstroomopening is één manier om de stromingscoëfficiënt voor viskeuze vloeistoffen aan te pakken. Maar het kan nadelen hebben zoals hogere kosten, meer deeltjesretentie (de grotere opening kan deeltjes in de vloeistof vasthouden) en snelheidsverliezen. De ideale aanpak is om het juiste type en formaat klep te kiezen om voldoende doorstroming te garanderen en andere effecten zoals drukverliezen te minimaliseren.

Afsluiters voor vloeistoffen met hoge viscositeit

Het is cruciaal om rekening te houden met verschillende parameters bij het selecteren van een klep voor zeer viskeuze media.

Niveau van verontreinigingen

Het is van cruciaal belang om eerst het niveau van verontreinigingen in de vloeistof te evalueren alvorens een ventieltype te selecteren. Een smoorklep is geschikt voor vervuilde viskeuze vloeistoffen. De hiërarchie voor de geschiktheid van kleppen volgens het niveau van verontreinigingen in de media is als volgt:

• Hoog: Een smoorklep is zeer geschikt voor vervuilde viskeuze vloeistoffen. Smoorkleppen zijn ontworpen om sterk vervuilde vloeistoffen te verwerken en kunnen de erosie die door dergelijke vloeistoffen wordt veroorzaakt effectief beheren. Ze regelen het debiet van vloeistoffen in pijpleidingen, vooral in de olie- en gasindustrie, en zijn robuust genoeg om hoge drukken en temperaturen aan te kunnen.
• Medium: Membraanafsluiters zijn geschikt voor vloeistoffen met een gemiddeld verontreinigingsniveau. Deze kleppen worden gebruikt om te smoren en om de vloeistofstroom te regelen. Ze bieden een betere afsluiting dan schuifafsluiters en worden vaak gebruikt in toepassingen waar het debiet moet worden geregeld en lekkage moet worden geminimaliseerd.
• Laag:
  • Kogelkleppen: Kogelkleppen hebben de voorkeur voor het regelen van viskeuze vloeistoffen in industriële en olie- en gasoperaties vanwege hun uitstekende stromingscoëfficiënten en minimale drukverliezen. Ze hebben soepele stromingstrajecten en betrouwbare afdichtingskenmerken gedurende hun hele levensduur, waarbij drukverliezen optreden tussen de kogel en de zitting.
  • Membraankleppen: Membraankleppen hebben goede stromingscoëfficiënten, maar scoren lager dan kogelkleppen. Deze kleppen beperken vervuiling en opeenhoping van deeltjes rond het klephuis, waardoor ze vaak worden gebruikt in toepassingen met hoogzuivere vloeistoffen. Ze bieden een snelle uitschakeling, nauwkeurige bediening en zuiverheid.
  • Vlinderklep Vlinderkleppen zijn geschikt voor vloeistoffen met een lage verontreiniging en worden vaak gebruikt in grote leidingdiameters. Ze regelen de vloeistof die door een deel van de pijpleiding stroomt en hebben een eenvoudige structuur, waardoor ze kosteneffectief zijn.

Drukhervattingsfactor en knipperen

Vloeistoffen met een hoge viscositeit hebben een hogere stromingsweerstand en ervaren daarom een aanzienlijke drukdaling wanneer ze door een klep gaan. Wanneer een vloeistof door een klep stroomt, neemt de druk af bij de vena contracta (het punt met de maximale vernauwing) en herstelt zich stroomafwaarts (Figuur 2). De drukherstelfactor meet het potentieel voor drukherstel nadat de vloeistof door een klep is gegaan (Figuur 3).

Een hoge drukherstelfactor geeft aan dat de druk aanzienlijk herstelt, wat kan leiden tot cavitatie en flashing als de druk daalt tot onder de dampdruk van de vloeistof.

• Het ontwerp en de stijl van de klep kunnen de drukterugwinningsfactor beïnvloeden. Bijvoorbeeld, schuifafsluiters en haakse afsluiters hebben over het algemeen hogere terugwinningsfactoren dan schuifafsluiters of kogelkleppen. Dit komt omdat deze kleppen een grotere drukval en turbulentere stromingstrajecten hebben dan globe- en hoekkleppen.
• Globe valves presteren beter dan vlinderkleppen in het verdelen van drukverliezen. Globe valves hebben meerdere vernauwingspunten die de drukverliezen van een systeem gelijkmatig verdelen. Aan de andere kant ondervinden vlinderkleppen drukdalingen op beperkte vernauwingspunten tussen het kleplichaam en de schijf, wat resulteert in een lagere drukterugwinning en ze ongeschikt maakt voor het transporteren van viskeuze vloeistoffen met lagere dampdruklimieten.

Precisie

Precisie in klepstroming betekent dat de stroomsnelheid, druk of richting van de vloeistof zeer nauwkeurig, tot in zeer kleine stapjes, moet worden aangepast om aan specifieke eisen of normen te voldoen. Zeer nauwkeurige stromingsprocessen vereisen geautomatiseerde kleppen die effectief reageren op stromingsomstandigheden. Magneetventielen werken goed voor stromingsprocessen die de hoogste precisie vereisen. Coaxiale magneetventielen (Afbeelding 1) zijn ontworpen om viskeuze en verontreinigde media te hanteren, zelfs onder hoge druk of temperaturen. De inlaat- en uitlaatpoorten zijn tegenovergesteld, waardoor een bijna lineair stromingstraject ontstaat. Lees ons artikel over vloeistofviscositeit voor meer informatie.