Chapter hvac engineering Fundamentals: Part 1 Introduction

250
Chapter Eight
Figure 8.33
Coil, valve, and piping subsystem.
The design head loss is very important in determining the effect-
iveness of the control valve. Figure 8.33 shows a subsystem with a
water-type heating or cooling coil, branch piping from supply and re-
turn mains, and a control valve. This subsystem could easily have a
pressure loss of 20 to 25 ft without the control valve. For the valve to
control accurately, its wide-open pressure drop must be a significant
fraction of the total subsystem drop, say 35 to 50 percent. In this case,
a 10–15-ft or greater valve head loss would be required. This, of
course, adds to the pumping head and therefore increases energy con-
sumption. Using variable-speed pumping will offset this, and the com-
bination will allow excellent control with low energy usage.
A point sometimes overlooked in selecting a control valve for steam
(or any compressible fluid) is the phenomenon of
critical flow.
The
control valve acts as an orifice, and there is some minimum ratio of
downstream to upstream pressure below which flow will not
increase—therefore, there is a maximum flow through that valve at
any given inlet pressure. For steam, the ratio is about 0.53. Most siz-
ing charts and tables include this critical-pressure ratio.
Valve operators (or motors) may be pneumatic, electric, electronic,
or hydraulic. Hydraulic operators are used for large valves (8 to 10 in
and larger), where the higher control fluid pressures (80 to 100 lb / in
2
)
allow the use of smaller operators. Electric operators are two-position
or modulating mode, the latter using a motor / gear, or magnetic, sys-
tem which takes 30 s to 2 min to drive from one extreme to the other.
Electronic operators may be similar to electric, or they may use a step-
ping motor, which is driven a fractional distance by a short electric
pulse; the number and duration of the pulses determine the total dis-
tance traveled.
Design Procedures: Part 6
Downloaded from Digital Engineering Library @ McGraw-Hill (www.digitalengineeringlibrary.com)
Copyright © 2004 The McGraw-Hill Companies. All rights reserved.
Any use is subject to the Terms of Use as given at the website.

---