【正文】 將固定節(jié)流口和可變節(jié)流口的流量方程代入上式可得姥=CdoAoJp(肛咒)一％一，J蓋異 屯’式中： Cd。 首先研究切斷負(fù)載時(shí)的特性．此時(shí)Q。 利用式(2—4)的關(guān)系Fh(23)可求得壓力靈敏度為生dx一磬dx一旦X羔n+口21 ∽s)、一～，在下列條件下，壓力靈敏度將為最大旱(車(chē))：一生(1a2)：o(26)aa ax X即當(dāng)a：旦叢：業(yè)：1(27)CeoAo CaoAo時(shí)為最大，此時(shí)由式(23)可知p,(28)P0_P。因此，若將式(2—7)的關(guān)系代入式(2—2)并進(jìn)行無(wú)量綱化∽。)時(shí)的三個(gè)系數(shù)為孫。詹 (2_13)由以上各式可以看出，減小零位間隙，可以提高閥的壓力靈敏度 和減小零位泄漏流量，但X．fo太小對(duì)液體污染敏感，容易產(chǎn)生堵塞。雙噴嘴擋板閥是四通閥，因此可用 來(lái)控制雙作用液壓調(diào)節(jié)閥。A、／君‘n—E)一c礦棚”(x，0一o’、／孟鼻(214)?！?、／孟尸2一q。但是，這些方程不能用簡(jiǎn)單的方法合成一個(gè)單一的關(guān)系式。當(dāng)滿(mǎn)足式(2—8)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則時(shí)，只和只的平 衡值應(yīng)為0．5Ps。圖2．5雙噴嘴擋板閥的壓力一流量曲線(xiàn)下面求閥的零位系數(shù)，即在x，=驍=B=o和E=最=三乓處的閥系數(shù)。．： ／ ／：冀 ／}： ．．．．．．．．．／．．．，．．．。：麓 ‘1‘。6／，噸0．： 一，．／一1,f／xfo 圖2．6雙噴嘴擋板閥切斷負(fù)載時(shí)的特性孫=A吲Qt =C．棚。觀(guān)c咿堿z，0 J號(hào)(225)將這些關(guān)系式與單噴嘴擋板閥的相應(yīng)關(guān)系式比較，可以看出，兩 者的流量增益是一樣的，而壓力靈敏度增大了一倍，很明顯這是雙噴 嘴擋板閥差動(dòng)工作的結(jié)果，這使零位泄漏流量增加了一倍，與單噴嘴 擋板閥相比，雙噴嘴擋板閥由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：因壓力變 化而產(chǎn)生的零漂小，即零位工作點(diǎn)的變動(dòng)?。簱醢逅艿囊簞?dòng)力小壓 力一流量曲線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)性和線(xiàn)性好。=；～去)a在這些假定條件下，作用在擋板上的液動(dòng)力是由噴嘴孔處的靜壓力和射流到擋板上的動(dòng)量所產(chǎn)生，即F+=P疊N+p Q。壓力PⅣ可由伯努利方程求出只=只一二I∥Ⅳ2 (2～27)代入式(226)可得F。在噴嘴與擋板之間 的間隙(x。當(dāng)擋 板偏離噴嘴的距離較大時(shí)，作用在擋板上的液動(dòng)力僅由射流動(dòng)量所決 定，此時(shí)液動(dòng)力可達(dá)噴嘴被關(guān)死時(shí)的液動(dòng)力的兩倍，但是，這樣大的 距離在擋板閥中是不會(huì)碰到的，因?yàn)橐粋€(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)要求，這個(gè)準(zhǔn)則 使式(2—30)中括號(hào)里的第二項(xiàng)比1要小得多。 作用在單噴嘴擋板閥上的不平衡液動(dòng)力，要求系統(tǒng)有一個(gè)微小穩(wěn)態(tài)誤差以使操縱元件提供一個(gè)平衡力。下面我們研究雙噴嘴擋板閥上的液流作用力。式中第二項(xiàng)近似 為射流動(dòng)量所產(chǎn)生的液動(dòng)力。因?yàn)閜角很小，可以認(rèn)為tan療：三￡。 ㈣ l，2 、 7 。因?yàn)樵诜匠讨兴呢?fù)載壓差P。和固定節(jié)流口直徑D0。’Ca：x、[Ps／p通常D。芹。確定以后，由式(23)可求得固定節(jié)流口直徑為Do=2‘iCa％。實(shí)際上，平衡壓力只。由于銳邊節(jié)流口具有可預(yù)計(jì)的特性并且對(duì)溫度變化不敏感，因此 為人們所歡迎。要比銳邊節(jié)流口大，其范圍一般為0．8～0．9。的大小有關(guān)，如圖39所示。因此，噴嘴前端 應(yīng)盡可能做得尖銳些，三／x。／c。本章還介紹了噴嘴一擋板閥的不平衡液動(dòng)力對(duì)噴嘴一擋板閥穩(wěn)定性的影響。啥爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章 調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)3．1概述調(diào)節(jié)閥又稱(chēng)控制閥，是過(guò)程控制系統(tǒng)中用動(dòng)力操作去改變流體流 量的裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)起推動(dòng)作用，而閥是 調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，與介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，改變閥 芯與閥座之間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用。其中又以電動(dòng)調(diào) 節(jié)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用最多”1“”3。調(diào)節(jié)閥 通徑確切說(shuō)是調(diào)節(jié)閥閥座的直徑，而不是與管道相連接的公稱(chēng)通徑， 切忌按照實(shí)際的管道直徑直接選擇調(diào)節(jié)閥的規(guī)格。程大學(xué)碩士學(xué)位論文為慎重，直接決定了調(diào)節(jié)閥以后的工作性能。、Qm?！?。一調(diào)節(jié)閥前壓力；P。由式(31)、(32)、(3s， 有哈爾濱J：程大學(xué)碩士學(xué)位論文其中 cs．。目前流量系數(shù)常用的表現(xiàn)形式有K，、c。 。實(shí)際情況中，當(dāng)閥前、后的壓差達(dá)到某～一臨界值時(shí)， 通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量也達(dá)到極限?！葘?shí)際流量Qm。為了說(shuō)明這一特性，可以用壓力 恢復(fù)系數(shù)E來(lái)描述：鷹 (3—7)即 蝎=咒2(E一‰) (3—8)式中％表示產(chǎn)生阻塞流時(shí)縮流斷面的壓力吒的值是閥體內(nèi)部幾何形狀的函數(shù)，它表示調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體流經(jīng)縮哈爾濱工程人學(xué)碩士學(xué)位論文流處之后動(dòng)能變?yōu)殪o壓的恢復(fù)能力。表3．1壓力恢復(fù)系數(shù)E閥的類(lèi)型 閥芯形式 流動(dòng)方向 FL流開(kāi) 0．90單座閥 柱塞型流閉 0．80雙座閥 柱塞型 任意 O．85流開(kāi) 0．90角形閥 柱塞型流閉 0．800型球閥 任意 0．55球閥v型球閥 任意 0．57偏旋閥 柱塞型 任意 O．85600全開(kāi) 任意 O．68蝶閥900全開(kāi) 任意 O．55在介紹壓力恢復(fù)系數(shù)時(shí)引入％這一變量，當(dāng)工作介質(zhì)為不可壓縮 的液體時(shí)，％值主要取決于液體的物理性質(zhì)，即 ‰=B昂 (39)式中 只一液體的飽和蒸汽壓力； 凡一液體的臨界壓力比系數(shù)。(鼻一‰) (3一11)即當(dāng)△P≥FL2(鼻一斥0)時(shí)，出現(xiàn)阻塞流。1．在非阻塞流的情況下，流量系數(shù)按下式計(jì)算：髟：墼(312)q繾式中 Q。 通過(guò)上面的介紹，對(duì)流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的各種流動(dòng)情況的流量系數(shù)的計(jì)算有了較為清晰的認(rèn)識(shí)。3．3．2雷諾數(shù)對(duì)流量系數(shù)的影響雷諾數(shù)是表明流體在流道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的無(wú)量綱數(shù)。在極端的情況下，雷諾數(shù)會(huì)變得很小。則：Kr=Kr／Y． (313)式中 足，’一修正后的流量系數(shù)； 足，一修正前的流量系數(shù)；’R一雷諾數(shù)的修正系數(shù)，可以按照雷諾數(shù)的大小從圖3—4 查得，而雷諾數(shù)可以根據(jù)調(diào)節(jié)閥的實(shí)際結(jié)構(gòu)和粘度等 因素，計(jì)算求得：對(duì)于具有兩個(gè)流路的調(diào)節(jié)閥，雷諾數(shù)為：n尼：49490毒墜 (314)‘0Krv對(duì)于只具有一個(gè)流路的調(diào)節(jié)閥，雷諾數(shù)為：R．：70700磐九(315)‘4xry式中v一液體在流動(dòng)溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度，單位：mm2／s(cst)。只，是流過(guò)裝有附接管件調(diào)節(jié) 閥的流量與不安裝附接管件時(shí)的流量之比。其中 ∑孝=鼻+毒：+蟊。=厶：a此時(shí)∑善=蠡+彘 (318)當(dāng)前后管道的直徑不相等時(shí)，舌和彘可以由下式求得：和1 L割d (3砌)和卜㈡(320)式中D．一閥上游連接管道的內(nèi)徑，mm； D，一閥下游連接管道的內(nèi)徑，mm。 ．n”鵜糾十(鍆 ∽zz，如果入口漸縮管和出口漸縮管尺寸相同時(shí)：跏168。當(dāng)前，國(guó) 內(nèi)外生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥，其理想流量特性有快開(kāi)、直線(xiàn)、拋物線(xiàn)、等百分 比(對(duì)數(shù))等幾種形式。直線(xiàn)特性的閥門(mén)在開(kāi)度小時(shí)，流量相對(duì)變化值大，靈敏度高，不 易控制，甚至發(fā)生震蕩；而在大開(kāi)度時(shí)，流量相對(duì)變化值小，調(diào)節(jié)緩 慢，不夠及時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)閥的流量與開(kāi)度成線(xiàn)性變化，易于控制， 等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)，放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和； 在大開(kāi)度時(shí)，放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。 等百分比流量特性．=生：P㈠”：矗圳 (3—25)￡k戕上述兩式中矗=Q礎(chǔ)／‰=K，一／K。前面的流量特性曲線(xiàn)就是在可調(diào)比等 于30的情況下繪制的。具體方法是首先用一個(gè)經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)的閥瓣和設(shè)計(jì)好的閥哈爾濱工程火學(xué)碩士學(xué)位論文體，做初步的流量試驗(yàn)，繪制出流量特性曲線(xiàn)。在調(diào) 節(jié)閥口徑的選擇中，通過(guò)其設(shè)計(jì)流程圖依次介紹調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)的計(jì) 算，阻塞流、低雷諾數(shù)以及管件形狀對(duì)流量系數(shù)的影響，通過(guò)對(duì)這些 參數(shù)就行修正，得出合理有效的流量系數(shù)，在此基礎(chǔ)上選擇閥門(mén)口徑。哈爾濱T程大學(xué)碩士學(xué)位論文第4章水位調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析4．1概述主冷凝器是蒸汽動(dòng)力裝置中的一個(gè)主要設(shè)備。主冷凝器水位調(diào)節(jié)器就是起著這種作用的一個(gè)設(shè)備。在早期的實(shí)驗(yàn)中主要 進(jìn)行的是冷態(tài)實(shí)驗(yàn)的研究。自來(lái)水管中的水依次流經(jīng)過(guò)濾器、穩(wěn)壓器和節(jié) 流件，然后分成兩部分分別流向發(fā)訊器的上下噴嘴，上下噴嘴再分別1冷凝器 2電動(dòng)給水泵 3熱阱 4電動(dòng)凝水泵 5噴射泵 6過(guò)濾器7穩(wěn)壓器8壓力表 9節(jié)流件 10浮子發(fā)訊器 11三通調(diào)節(jié)閥12控制腔室(1) 13控制腔室(2) 14上腔室 15下腔室 16節(jié)流管 圖4．1主冷凝器水位調(diào)節(jié)器系統(tǒng)圖 與控制腔室(1)和控制腔室(2)相通，為調(diào)控節(jié)流管提供驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)主冷凝器中的水 位升高時(shí)(主要通過(guò)提高電動(dòng)給水泵的給水流量來(lái)實(shí)現(xiàn))，發(fā)訊器浮子 也隨之向上運(yùn)動(dòng)，浮子擋板與上噴嘴的距離減小，與下噴嘴的距離增 大。當(dāng)主冷凝器的水位降低時(shí)(主要通過(guò)減小電動(dòng)給水泵的流量來(lái)實(shí) 現(xiàn))，調(diào)節(jié)過(guò)程與水位升高時(shí)恰恰相反，三通調(diào)節(jié)閥流入主冷凝器的水 量增加，流向熱阱的水量減少，主冷凝器的水位回升，直至恢復(fù)至正 常狀態(tài)。在發(fā)訊器的設(shè)計(jì)中，涉及到諸如噴嘴、浮子的設(shè)計(jì)、 管路的連接以及材料的選擇等問(wèn)題。由式(2—10)、式(2一11)、式(2一12)可以看出，零位間隙對(duì)壓力 靈敏度和零位泄漏量影響很大，減小噴嘴擋板零位間距x?？梢蕴岣唛y的流量增益， 但是零位漏泄量也隨之增大。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)式(239)、式(2—40)、式(2—41)、式(2—42)的 計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。為了滿(mǎn)哈爾濱腳鼙大學(xué)碩士學(xué)位論文足這一要求，連接管路的直徑應(yīng)不小于20mm。3．浮子的實(shí)際尺寸應(yīng)遵循浮子露出水面的體積為其總體積的1／3～1／2原則。鑒于上述因素的影響，節(jié)流管材料選擇為鈦合金，主要是考慮到 鈦合金的強(qiáng)度較高，同時(shí)密度較小，可以降低節(jié)流管重力對(duì)調(diào)節(jié)效果 的影響。增大節(jié)流管內(nèi)徑可以提高流 量增益，但是會(huì)使零位泄漏流量增大。程大學(xué)碩士學(xué)位論文步選擇為200mm，并在以后的試驗(yàn)中逐步進(jìn)行調(diào)整以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。O．01MPa。3．閥芯的形狀選擇 根據(jù)閥門(mén)的設(shè)計(jì)理論，節(jié)流閥在壓降大于入口壓力一半的情況下。當(dāng)穩(wěn)壓閥處于平衡狀態(tài)時(shí)，對(duì)穩(wěn)壓閥的閥頭進(jìn)行受力分 析，列出受力方程式如下所示：E+最，一只F一只，一R=0 (43)式中 F一上彈簧預(yù)緊力只一下彈簧預(yù)緊力 廠(chǎng)一閥座通道的有效面積 鼻一工作水源的壓力 只一穩(wěn)壓器出口水的壓力將上式整理可得：馬=(E一只一P．f)／(F—f) (44)假定輸出流量不變的條件下，當(dāng)工作水源的壓力為鼻一郵時(shí)，穩(wěn)壓器的出口水的壓力也隨之變?yōu)橹灰宦殻瑒t式(4—4)變?yōu)椋褐灰弧鰾=[E一最一(只一△只)，】／(，一廠(chǎng)) (4—5)化簡(jiǎn)得：A只：一些生 (46)‘F—f從上式可以看出，穩(wěn)壓器的出口壓力的變化與工作水源的壓力變 化相反，變化的值與f／(F—f)成正比，所以要保證穩(wěn)壓器具有良好的 壓力特性，必須增大膜片的有效面積。因此三通調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，直接決定 了水位調(diào)節(jié)器的工作效果。其中，重點(diǎn)解決的是閥門(mén)口徑的選擇、 閥座的選擇和閥芯形線(xiàn)的設(shè)計(jì)“”””?？紤]到簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低重量、便于安裝等因素，采用如圖4．4 所示的結(jié)構(gòu)形式“”“”“ 。由于冷凝器換熱管束與海水之間的漏泄，主冷凝水中存在著 大量的C1‘、M92+、OH‘、Cr2+等離子。經(jīng) 過(guò)實(shí)地測(cè)量：通往冷凝器的管路直徑為85mm、通往熱阱的管路直徑為lOOmm、原調(diào)節(jié)器入口直徑為70mm。經(jīng)查閱電動(dòng)凝水泵的相關(guān)資料，可初步確定，通過(guò)三通調(diào)節(jié)閥前的冷凝水相關(guān) 數(shù)據(jù)如下：冷凝水流量：65t／h 進(jìn)口壓力Pl：200kPa 冷凝水溫度：30．6℃ 冷凝器內(nèi)真空度：95．5％在三通調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)計(jì)算過(guò)程中，通常將兩個(gè)入口中的一個(gè) 保持在全開(kāi)狀態(tài)，另一個(gè)保持在全關(guān)狀態(tài)來(lái)計(jì)算流量系數(shù)。其中l(wèi)臨界壓力尸通過(guò)表3．2查得為 2．21104kPa，而30．6℃時(shí)飽和蒸汽壓力Pv=4．39488kPa”“。查直通單座閥產(chǎn)品(附錄2)得相應(yīng)的流量系數(shù)為：世，=80(圓整值)，初選DN=80mm。 。為了對(duì)其流動(dòng)情況有較為清晰的了解，采用fluent軟件對(duì)閥內(nèi)的流場(chǎng)分布、壓力分布以及湍流度進(jìn)行仿真。利用fluent軟件進(jìn)行流體流動(dòng)和傳熱的模型計(jì)算流程如圖3．4所 不：哈爾濱}．程火學(xué)碩士學(xué)位論文4．5基本流程結(jié)構(gòu)不意圖首先利用GAMBIT進(jìn)行流動(dòng)區(qū)域幾何形狀的創(chuàng)建、邊界類(lèi)型以及 網(wǎng)格的生成，并輸出用于FLUENT求解器計(jì)算的格式；然后利用 FLUENT求解器對(duì)流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行求解計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理。在本課題 中，將用Pro／E建完的模型另存為STEP格式，就可以在GAMBIT中 直接導(dǎo)入，進(jìn)行網(wǎng)格的劃分和邊界條件的確定，大大降低工作強(qiáng)度， 提高了工作效率。其中網(wǎng)45哈爾濱工I程人學(xué)碩士學(xué)位論文格的劃分情況如圖4．7所示：圖4．6流場(chǎng)模型圈4．7流場(chǎng)的網(wǎng)格劃分依據(jù)計(jì)算習(xí)慣，通常采用的解法為FLUENT5／6，確定求解方式后對(duì) 流場(chǎng)模型施加邊界條件。同時(shí)還 要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行檢驗(yàn)，觀(guān)察是否有負(fù)體積的出現(xiàn)，否則要重新進(jìn)行網(wǎng)格 的劃分