【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。 首先研究切斷負載時的特性．此時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)：一生(1a2)：o(26)aa ax X即當a：旦叢：業(yè)：1(27)CeoAo CaoAo時為最大，此時由式(23)可知p,(28)P0_P。因此，若將式(2—7)的關(guān)系代入式(2—2)并進行無量綱化∽。)時的三個系數(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)?！ⅲ鲜?一q。但是，這些方程不能用簡單的方法合成一個單一的關(guān)系式。當滿足式(2—8)的設(shè)計準則時，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載時的特性孫=A吲Qt =C．棚。觀c咿堿z，0 J號(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)對稱還具有以下優(yōu)點：因壓力變 化而產(chǎn)生的零漂小，即零位工作點的變動?。簱醢逅艿囊簞恿π?力一流量曲線的對稱性和線性好。=；～去)a在這些假定條件下，作用在擋板上的液動力是由噴嘴孔處的靜壓力和射流到擋板上的動量所產(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。當擋 板偏離噴嘴的距離較大時，作用在擋板上的液動力僅由射流動量所決 定，此時液動力可達噴嘴被關(guān)死時的液動力的兩倍，但是，這樣大的 距離在擋板閥中是不會碰到的，因為一個優(yōu)良的設(shè)計要求，這個準則 使式(2—30)中括號里的第二項比1要小得多。 作用在單噴嘴擋板閥上的不平衡液動力，要求系統(tǒng)有一個微小穩(wěn)態(tài)誤差以使操縱元件提供一個平衡力。下面我們研究雙噴嘴擋板閥上的液流作用力。式中第二項近似 為射流動量所產(chǎn)生的液動力。因為p角很小，可以認為tan療：三￡。 ㈣ l，2 、 7 。因為在方程中所包含的負載壓差P。和固定節(jié)流口直徑D0?！疌a：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％。實際上，平衡壓力只。由于銳邊節(jié)流口具有可預計的特性并且對溫度變化不敏感，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力對噴嘴一擋板閥穩(wěn)定性的影響。啥爾濱工程大學碩士學位論文第3章 調(diào)節(jié)閥設(shè)計的理論基礎(chǔ)3．1概述調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是過程控制系統(tǒng)中用動力操作去改變流體流 量的裝置。執(zhí)行機構(gòu)起推動作用，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)行機構(gòu)的推動下，改變閥 芯與閥座之間的流通面積，從而達到調(diào)節(jié)流量的作用。其中又以電動調(diào) 節(jié)閥和氣動調(diào)節(jié)閥在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用最多”1“”3。調(diào)節(jié)閥 通徑確切說是調(diào)節(jié)閥閥座的直徑，而不是與管道相連接的公稱通徑， 切忌按照實際的管道直徑直接選擇調(diào)節(jié)閥的規(guī)格。程大學碩士學位論文為慎重，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：程大學碩士學位論文其中 cs．。目前流量系數(shù)常用的表現(xiàn)形式有K，、c。 。實際情況中，當閥前、后的壓差達到某～一臨界值時， 通過調(diào)節(jié)閥的流量也達到極限。’要比實際流量Qm。為了說明這一特性，可以用壓力 恢復系數(shù)E來描述：鷹 (3—7)即 蝎=咒2(E一‰) (3—8)式中％表示產(chǎn)生阻塞流時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)縮哈爾濱工程人學碩士學位論文流處之后動能變?yōu)殪o壓的恢復能力。表3．1壓力恢復系數(shù)E閥的類型 閥芯形式 流動方向 FL流開 0．90單座閥 柱塞型流閉 0．80雙座閥 柱塞型 任意 O．85流開 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 任意 O．68蝶閥900全開 任意 O．55在介紹壓力恢復系數(shù)時引入％這一變量，當工作介質(zhì)為不可壓縮 的液體時，％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△P≥FL2(鼻一斥0)時，出現(xiàn)阻塞流。1．在非阻塞流的情況下，流量系數(shù)按下式計算：髟：墼(312)q繾式中 Q。 通過上面的介紹，對流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的各種流動情況的流量系數(shù)的計算有了較為清晰的認識。3．3．2雷諾數(shù)對流量系數(shù)的影響雷諾數(shù)是表明流體在流道內(nèi)流動狀態(tài)的無量綱數(shù)。在極端的情況下，雷諾數(shù)會變得很小。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)閥的實際結(jié)構(gòu)和粘度等 因素，計算求得：對于具有兩個流路的調(diào)節(jié)閥，雷諾數(shù)為：n尼：49490毒墜 (314)‘0Krv對于只具有一個流路的調(diào)節(jié)閥，雷諾數(shù)為：R．：70700磐九(315)‘4xry式中v一液體在流動溫度下的運動粘度，單位：mm2／s(cst)。只，是流過裝有附接管件調(diào)節(jié) 閥的流量與不安裝附接管件時的流量之比。其中 ∑孝=鼻+毒：+蟊。=厶：a此時∑善=蠡+彘 (318)當前后管道的直徑不相等時，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：跏168。當前，國 內(nèi)外生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥，其理想流量特性有快開、直線、拋物線、等百分 比(對數(shù))等幾種形式。直線特性的閥門在開度小時，流量相對變化值大，靈敏度高，不 易控制，甚至發(fā)生震蕩；而在大開度時，流量相對變化值小，調(diào)節(jié)緩 慢，不夠及時，其優(yōu)點是調(diào)節(jié)閥的流量與開度成線性變化，易于控制， 等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥在小開度時，放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和； 在大開度時，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經(jīng)過初步設(shè)計的閥瓣和設(shè)計好的閥哈爾濱工程火學碩士學位論文體，做初步的流量試驗，繪制出流量特性曲線。在調(diào) 節(jié)閥口徑的選擇中，通過其設(shè)計流程圖依次介紹調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)的計 算，阻塞流、低雷諾數(shù)以及管件形狀對流量系數(shù)的影響，通過對這些 參數(shù)就行修正，得出合理有效的流量系數(shù)，在此基礎(chǔ)上選擇閥門口徑。哈爾濱T程大學碩士學位論文第4章水位調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析4．1概述主冷凝器是蒸汽動力裝置中的一個主要設(shè)備。主冷凝器水位調(diào)節(jié)器就是起著這種作用的一個設(shè)備。在早期的實驗中主要 進行的是冷態(tài)實驗的研究。自來水管中的水依次流經(jīng)過濾器、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電動給水泵 3熱阱 4電動凝水泵 5噴射泵 6過濾器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)動力。當主冷凝器中的水 位升高時(主要通過提高電動給水泵的給水流量來實現(xiàn))，發(fā)訊器浮子 也隨之向上運動，浮子擋板與上噴嘴的距離減小，與下噴嘴的距離增 大。當主冷凝器的水位降低時(主要通過減小電動給水泵的流量來實 現(xiàn))，調(diào)節(jié)過程與水位升高時恰恰相反，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，直至恢復至正 常狀態(tài)。在發(fā)訊器的設(shè)計中，涉及到諸如噴嘴、浮子的設(shè)計、 管路的連接以及材料的選擇等問題。由式(2—10)、式(2一11)、式(2一12)可以看出，零位間隙對壓力 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)計中，根據(jù)式(239)、式(2—40)、式(2—41)、式(2—42)的 計算方法進行計算。為了滿哈爾濱腳鼙大學碩士學位論文足這一要求，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 鈦合金的強度較高，同時密度較小，可以降低節(jié)流管重力對調(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，但是會使零位泄漏流量增大。程大學碩士學位論文步選擇為200mm，并在以后的試驗中逐步進行調(diào)整以滿足設(shè)計要求。O．01MPa。3．閥芯的形狀選擇 根據(jù)閥門的設(shè)計理論，節(jié)流閥在壓降大于入口壓力一半的情況下。當穩(wěn)壓閥處于平衡狀態(tài)時，對穩(wěn)壓閥的閥頭進行受力分 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一上彈簧預緊力只一下彈簧預緊力 廠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，當工作水源的壓力為鼻一郵時，穩(wěn)壓器的出口水的壓力也隨之變?yōu)橹灰宦?，則式(4—4)變?yōu)椋褐灰弧鰾=[E一最一(只一△只)，】／(，一廠) (4—5)化簡得：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，重點解決的是閥門口徑的選擇、 閥座的選擇和閥芯形線的設(shè)計“”””?？紤]到簡化結(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) 過實地測量：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)查閱電動凝水泵的相關(guān)資料，可初步確定，通過三通調(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)計算過程中，通常將兩個入口中的一個 保持在全開狀態(tài)，另一個保持在全關(guān)狀態(tài)來計算流量系數(shù)。其中l(wèi)臨界壓力尸通過表3．2查得為 2．21104kPa，而30．6℃時飽和蒸汽壓力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。 。為了對其流動情況有較為清晰的了解，采用fluent軟件對閥內(nèi)的流場分布、壓力分布以及湍流度進行仿真。利用fluent軟件進行流體流動和傳熱的模型計算流程如圖3．4所 不：哈爾濱}．程火學碩士學位論文4．5基本流程結(jié)構(gòu)不意圖首先利用GAMBIT進行流動區(qū)域幾何形狀的創(chuàng)建、邊界類型以及 網(wǎng)格的生成，并輸出用于FLUENT求解器計算的格式；然后利用 FLUENT求解器對流動區(qū)域進行求解計算，并將計算結(jié)果進行后處理。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 直接導入，進行網(wǎng)格的劃分和邊界條件的確定，大大降低工作強度， 提高了工作效率。其中網(wǎng)45哈爾濱工I程人學碩士學位論文格的劃分情況如圖4．7所示：圖4．6流場模型圈4．7流場的網(wǎng)格劃分依據(jù)計算習慣，通常采用的解法為FLUENT5／6，確定求解方式后對 流場模型施加邊界條件。同時還 要對網(wǎng)格進行檢驗，觀察是否有負體積的出現(xiàn)，否則要重新進行網(wǎng)格 的劃分