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              調(diào)節(jié)閥閥瓣型面在計(jì)算機(jī)中自動(dòng)繪制的方法

              發(fā)布時(shí)間:2019-09-19 瀏覽量:1909

                  1 概述
                  在柱塞式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)中,閥瓣的型面設(shè)計(jì)與繪制直接影響調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性。首先以客戶提供的管道需求流量、閥前后壓降、介質(zhì)工況、管道情況等已知條件選擇調(diào)節(jié)閥的類型,再依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(如GB/T17213.2-2005)計(jì)算與確定選用閥門(mén)的流量系數(shù)CV。再以GB/T17213.2附錄A的提示,可確定出單流路的縮流斷面的總面積和各行程的環(huán)形流路的內(nèi)徑,但繪制閥瓣型面的計(jì)算量很大,手工完成繪制比較費(fèi)工費(fèi)時(shí)。本文提出根據(jù)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性和流體力學(xué)原理建立數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用計(jì)算機(jī)完成閥瓣型面繪制的一種方法,以減少調(diào)節(jié)特性的偏差和縮短設(shè)計(jì)與制造周期。
                  2 依據(jù)
                  根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程得出不可壓縮流體的體積流量方程式,即
                      (1)
                  式中 Qv———流量,m3/min
                  C———流出系數(shù),節(jié)流裝置幾何相似并在相同雷諾數(shù)下則其值相同      
                  β———等效節(jié)流流路直徑與管道橫截面內(nèi)直徑之比
                  A———等效節(jié)流流路的面積,mm2
                  ρ1———入口端的介質(zhì)平均密度,lb/ft3
                  ΔP———閥前后壓降值,psi
                  為了簡(jiǎn)化計(jì)算,忽略紊流狀態(tài)下的C值微小變化,調(diào)節(jié)閥的體積流量Qv與A的關(guān)系為
                      (2)
                  式中  Q0———最大的體積流量,USgal/min
                  A0———單流路的節(jié)流斷面的總面積(見(jiàn)GB/T17213.2-2005),mm2
                      (3)
                  β0———最大等效節(jié)流流路直徑與管道橫截面內(nèi)直徑之比
                  f(h%,R)———流量特性函數(shù)
                  因此等效節(jié)流流路的面積A是由閥瓣開(kāi)度與可調(diào)比及A0組成的函數(shù),即
                      (4)
                  式中 h%———閥瓣開(kāi)度,mm
                  R———可調(diào)比
                  ADN———管道橫截面積,mm2
                  可推導(dǎo)出線性流量特性時(shí)Ax和等百分比流量特性時(shí)Ab為
                      (5)
                      (6)
                  3 幾何模型的建立
                  確定閥門(mén)流量系數(shù)CV值后按式(3)計(jì)算出A0,然后根據(jù)式(4)針對(duì)閥瓣某一閥瓣開(kāi)度h%時(shí)計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的閥瓣型面所形成的等效節(jié)流流路的面積A。按照?qǐng)D1所示閥座密封點(diǎn)處畫(huà)出一條射線段使其與水平夾角為θ,長(zhǎng)度為r。假設(shè)此點(diǎn)剛好為此閥瓣開(kāi)度h%時(shí)閥瓣型面上的點(diǎn),即此射線段所形成的圓臺(tái)側(cè)面積與A值一樣,即有
                      (7)
                  式中 D0———閥座口直徑,mm


              1.一條包絡(luò)線2.閥座3.閥瓣4.閥瓣型面
              圖1 幾何模型原理


                  對(duì)于某一開(kāi)度h%和節(jié)流流路面積A,當(dāng)夾角θ從0°~90°進(jìn)行遍歷(為保證精度取18個(gè)點(diǎn)),按式(7)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的r值所形成的射線段端點(diǎn)的集合即為閥瓣型面在此開(kāi)度的一個(gè)包絡(luò)線。以此類推,當(dāng)閥瓣開(kāi)度從0%~100%進(jìn)行遍歷(為保證精度,取20條包絡(luò)線)就形成一組包絡(luò)線集合。在CAD中用一折線(或曲線)按從0%~100%的順序?qū)γ總€(gè)包絡(luò)線進(jìn)行相切,即形成閥瓣型面圖樣。
                  4 繪制過(guò)程流程圖
                  閥瓣繪制過(guò)程如圖2所示,按照此法繪制的閥瓣圖樣與測(cè)繪的多種產(chǎn)品相比,差別很小。


              圖2 閥瓣繪制過(guò)程


                  5 結(jié)語(yǔ)     
                  在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥的閥瓣型面時(shí),根據(jù)不可壓縮流體流量方程式并充分理解調(diào)節(jié)特性和流量系數(shù)的含義,按照幾何模型的推演和依托計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,對(duì)閥門(mén)的設(shè)計(jì)效率提高提供了一種可靠的方法。應(yīng)當(dāng)指出,任何新閥門(mén)的設(shè)計(jì)最終必須通過(guò)實(shí)際的驗(yàn)證才能證明其性能的準(zhǔn)確性和可靠性。




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