文章编号:1005)0329(2004)08)0054)03
节流机构流量特性试验台的研制
张保青,马善伟,张川,陈江平,陈芝久
(上海交通大学,上海200030)
摘要:从节流机构流量特性研究方法和研究现状出发,分析了目前节流机构流量特性研究存在的问题,并介绍了基于/液环法0的节流机构流量特性试验台。与传统试验方法相比,该试验台具有测试范围广、系统稳定性好、投资费用少、节能等优点。
关键词:节流机构;流量特性;试验台
中图分类号:T B65文献标识码:A
Development of Test Bench on Flow Characteristic of the Throttle Mechanism
ZHANG Bao-qing,MA Shan-wei,ZHANG Chuan,CHEN Jiang-ping,C HE N Zh-i jiu
(Shanghai Jiaotong Uni versity,Shanghai200030,China)
Abstract:The method and status on flow characteristic of the throttle mechanis m are presented,moreover,the problems on reseaching the throttle mechanism at present are analyzed,and a new test bench based on liquid ring method(LRM)is https://www.doczj.com/doc/498749724.html,pared to the traditional method,LRM has great advantage on wide test range,better s tability,less i nvestments and energy-saving.
Key words:the throttle mechanis m;flow characteristic;test platform
1前言
节流机构是制冷系统中最重要的部件之一,它直接控制着蒸发器制冷剂的流量和蒸发器出口的过热度。节流机构与系统其它主要部件的良好匹配是改善系统运行并适应系统负荷变化的基础:
(1)在压缩式制冷系统/四大件0的研究中,最薄弱的是节流元件,尚有不少盲区。影响节流机构流量系统的因素:工质的特性、工质的流动情况、几何参数等,众家说法不一。莉井浩对系统进行了研究[1],并得出线性阀的流量系数不仅与工质的物性有关,还与阀的几何参数有关,而Davies 和Daniels则认为流量系数仅仅与工质的流动情况有关[2]。
(2)各种先进的控制算法应用于制冷系统,最终亦是通过执行机构即节流机构施加到对象中[3]。当选用电子膨胀阀作为系统的节流机构时,膨胀阀自身的流量特性则是改善系统控制特性,补偿蒸发器非线性最重要的因素之一。
(3)试验研究是节流机构流量特性研究最常用也是最为有效的手段,目前,常用的研究方法主要有氮气法和气环法等。由于氮气与制冷剂在通过节流机构时存在相变与否的本质差别,理论研究与试验验证均表明此法存在着较大偏差(约大20%),气环法则由于更换制冷剂较麻烦,一般仅仅适用于一种制冷剂的研究,因此有必要寻求新的实验研究方法。
(4)由于电子膨胀阀具有可以按预置的调节规则动作、调节范围宽、调节反应快等优点,逐渐应用于各种制冷系统,因此开发、研制具有良好流量特性且能与各种制冷系统匹配的电子膨胀阀显得非常重要。
鉴于这些问题我们研制了基于/液环法0的节流机构流量特性试验台,它具有测试范围广、操作简单、工况容易稳定、更换制冷剂方便、节能等优
收稿日期:2003)09)22
点,不仅可以进行各种节流机构的流量特性研究,还可以在不同制冷剂条件下对节流机构流量特性进行研究。2 试验台的设计
211 试验台原理及组成
根据已有的研究成果可知,节流机构的流量:
m =C d A[2Q (p 1-p 2)]1/2
(1)
式中 m )))制冷剂的流量,kg/s
C d )))流量系数
A )))阀的流通面积,m
2
Q )))进口制冷剂的密度,kg/m 3 p 1)))制冷剂进口压力,Pa p 2)))制冷剂出口压力,Pa
由式(1)可以看出,若能保证节流机构前后的压力则通过节流结构的流量便可确定,以此为出发点搭建了基于液环法的节流机构流量特性试验台,与实际制冷系统的不同点主要在于:磁力泵替代了传统的压缩机。试验台的原理如图1
所示。
图1 试验台原理
图1中,试验台的理论循环为1-2-3-4-1,实际制冷系统循环为6-5-2-3-6。其中,4y 1为制冷剂在磁力泵中压力升高的过程;1y 2为低压换热器中加热升温过程;2y 3为节流过程;3y 4为高压换热器中冷凝放热过程;6y 5为制冷循环中压缩机压缩过程;5y 2为制冷循环中冷凝放热过程;2y 3为节流过程;3y 6为制冷循环蒸发器中蒸发过程。
试验装置如图2所示。试验台主要由制冷剂循环系统、制冷系统、热水循环系统、乙二醇溶液循环系统、操作控制台等几个部分组成。其中,液环循环系统是试验台的核心系统,主要由磁力泵、
低压换热器、高压换热器、测试部分等组成;制冷
系统由比泽尔活塞半封闭式压缩机、壳管式冷凝器、热力膨胀阀、干燥过滤器、油分离器、卸载电磁阀等组成,制冷剂采用R404A ;热水循环系统由热水箱、电加热器、热水循环泵等组成。其中,电加热器可以分两级投放,用于满足不同的试验工况;乙二醇溶液循环系统由乙二醇箱、电加热器、乙二醇循环泵等组成,该电加热器可以分三级投放,用于满足不同的试验工况;控制系统包括欧姆龙PLC 、交流接触器、控制开关、电子膨胀阀驱动器、磁力泵变频器、乙二醇循环泵变频器、热水循环变频器等;数据采集和测量系统包括7个热电阻、2个压力传感器、质量流量计、组态主监控系统、计算机等。
图2 试验装置示意
212 试验台主要部件的选择
(1)磁力泵
试验台系统选择磁力泵的核心问题是泵可供的压差范围,试验台要求的最大压差是2.5MPa ,综合考虑,选择了美国威肯磁力泵。
(2)换热器
高压换热器的主要作用是将制冷剂加热到节流机构所要求的温度。而低压换热器的作用则是冷凝节流以后的两相制冷剂,由于试验台设计的蒸发温度为-30~-10e ,下限比较低(-30e ),而CaCl 2、NaCl 等水溶液对金属有较强的腐蚀作用,因此冷媒采用55%的乙二醇水溶液,由于低温条件下的换热系数较低,为提高传热效率,减少设备的体积,本试验台选择了阿法拉伐板式换热器。
(3)制冷机组
由于试验台初步设计的蒸发温度范围大,节流机构覆盖制冷量范围广,并且试验工况涉及到低温运行,为了达到节能效果,充分发挥制冷系统
的效能,本试验台采用两级卸载的比泽尔压缩机,而制冷剂采用R404A。
(4)其它设备
其它辅助设备主要是根据以上主要设备的选择为依据,考虑空间布置和操作的方便等原则进行选择。
3试验台的特点
液环法试验台中,磁力泵替代了实际制冷系统中的压缩机,理论循环即图1中4-1-2-3-4。该试验台具有如下特点:
(1)节流机构作为可自由拆卸的测试部分,是真正意义上/自由0研究的对象,可进行毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀各种节流机构的研究,并且可以覆盖每种节流机构中各个型号产品的特性研究;
(2)在循环主回路中,循环介质只有制冷剂,不存在润滑油,因此更换制冷剂非常方便;对于两个换热器而言,由于没有润滑油,清洗比较容易,可方便地进行各种制冷剂在同一节流机构中流量特性的研究,如R22、R140A和R407C等;
(3)循环介质在多数时间内处于液态,系统易于控制,工况易于稳定;
(4)液环法循环路径比较短,两个换热器的热负荷与同样条件下制冷系统中蒸发器和冷凝器比较,相差几十倍,设备购置费用与运行费用均大大降低;
(5)测试范围大,设计的蒸发温度范围为-30 ~10e。试验台存在的不足是:理论上整个循环回路中没有润滑油存在,而实际的制冷系统中还是存在着一定量的润滑油,这会引起一定的误差(在试验允许的范围之内)。
假设待测工况点如下:蒸发温度为5e,冷凝温度为40e,制冷剂R22的质量流量为0.02kg/s。
(1)实际制冷循环中的热力计算
压缩机的理论耗功率(kW):
p=M R(h5-h6)=3.21
冷凝器的热负荷(kW):
ák=M R(h5-h2)=25.56
蒸发器的热负荷(kW):
ák=M R(h6-h3)=22.34
(2)液环法循环中的热力计算
低压换热器的热负荷(kW):
ák低=M R(h2-h1)=0.82
高压换热器的热负荷(kW):
ák高=M R(h3-h4)=0.82
由以上的热力计算可以看出,采用液环法,各个换热器的热负荷大大降低,磁力泵的耗功率仅为1.1kW,无论是从能源方面考虑,还是其它方面,该试验台都具有很大的优势。
4测量仪表及数据采集
在本试验台中,测量的主要参数有节流机构前后温度和压力、制冷剂的质量流量,为了提高数据的可靠性和稳定性,本试验台的所有传感器和测试设备均应具有较高的精度。
为了减小噪声的影响,在系统的软件设计方面采用对测试数据进行软件滤波、累加取平均的方法,即:
平均值=输入值的累加和(N个)/整数N
整数N是模拟量输入单元内A/D转换发生的次数值,这样每次PLC得到的模拟量输入都是前面N次实际测试量的平均值,由于温度信号的延迟比较大,而PLC采样周期较小(ms量级),考虑到系统的实际情况,既要对数据有较好的保真效果,又要抑制个别采样值失真对数据采集和系统控制的影响,本文中压力和流量模拟量的N值取16,而温度模拟量的N值取4。
5操作方法
控制界面、系统流程界面分别如图3,4
所示。
图3控制界面
(下转第33页)
信号在高干扰环境下的滤波、放大和恒流源供电问题,为上述传感器国产化应用探索出一种新方法,其前端信号滤波、放大部分可与上述压电传感器很好匹配,振动信号采集、处理可以方便地同上位机连接,比本特利专用测振仪具有更大的灵活性和实用性。
进口仪器昂贵的价格是其普及应用的最大障碍,由于此种测振仪器应用面广、监测点多,因此在推广应用过程中仪器成本必须考虑。以进口现场专用测振仪(1~4通道)为例约需二千多美金,并且外围设备价格也相当昂贵,这给用户带来极大不便。而采用本设计方法其成本只需三千多元,其外围设备及附属配置也灵活、方便,降低了成本,极具推广价值。6 结语
本特利压电式速度传感器通常与Bently 公司的测振仪配套使用,虽然效果较好,但设备价格高,普及面受限,因此在保证测量精度的前提下,
努力降低成本,提高测量水平是很有必要的。作为对这种压电式传感器应用研究的一个实例,本文解决了恒流供电 信号放大和信号滤波等硬件问题。经现场实际运行,本设计完全可以取代进口二次仪表,配合工业控制计算机可以对风机等设备进行快速、准确地数据采集和转换,实现远距离的振动连续监测,使风机始终运行在安全范围内,对设备的维护及使用寿命的延长具有重要意义。
参考文献:
[1] 柳昌庆,等.机械电子学[M ]1北京:中国矿业大学
出版社,19951
[2] 黄文虎,等1设备故障诊断原理、技术及应用[M ]1
北京:科学出版社,19961
[3] 林德杰,等1电气测试技术[M]1北京:机械工业出
版社,19961
作者简介:张卫会(1954-),女,教授,从事热能动力工程专业的教学与科研工作,通讯地址:132012吉林吉林市长春路169号东北电力学院动力系。
(上接第56页
)
图4 系统流程界面
试验台设计了手动和自动两种操作方法。手
动方式下,可以通过手动调节磁力泵变频器、循环乙二醇泵变频器、热水循环泵变频器等得到稳定工况;自动方式下,试验台可以在PLC 的控制下,快速稳定在设定的工况点,按照设定的程序实现数据的采集、记录与统计分析。
本试验台操作简单、方便,基于KINGVIEW 平台开发的测控界面主要由报警窗口、历史曲线、历
史报表、实时报表、系统流程等10个窗口组成。
参考文献:
[1] 笠井浩1丹^$?Z ¨流量系数[A]1日本机械学
会论文集[C]132(251)号67:1083-10961
[2] Davies ADavids T C.Si ngle and two -phase flow of
dichlorodifluorome -thane through sharp -edged orifices [J]1ASHARE Transaction.41973:79
[3] 陈芝久,孙文,于兵1制冷装置节能控制与电子膨胀
阀应用研究[J]1制冷学报,1998,(4):39-44.
[4] 翁文兵,等1电子膨胀阀的制冷剂流量特性的试验
研究[J]1流体机械,1998,26(10):58-611
[5] KIM S G.KIM M S.Experimental investigation of the per -formance of R22,R407C and R410A in several capillary tubes for ai r -conditioners[J].International Journal of Re -frigerati on 2002,25:521-5311
作者简介:张保青 (1977-),男,工程师,从事发电设备、自控系统开发,通讯地址:200240上海市闵行区剑川路1115号新发电室。
过程控制系统实验报告实验项目: 调节阀流量特性测试学号: 140４2101１4 姓名: 邱雄 专业:自动化 班级: 3 2０１7年1１月２8日
一、实验目得 1、掌握阀门及对象特性测试得方法。 2、了解S值变化对阀门特性得影响。 3、根据对象特点合理选择特性测试方法。 二、实验内容 1.测定不同Ｓ值下得调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象得阶跃响应特性。 三、实验系统得P&IＤ图（管道仪表流程图)、方块图P&ＩD图: 图（1)
方块图: 四、实验步骤 1、接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 ２、启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中得“模拟采 集”。 3、进入调节阀流量测试界面。 4、进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参 数得参考值分别为50%、4秒、0秒,点击选项“自动”进入自动调节。设定“给 定值”为90％，使泵得出口压力(调节器操作面板得测量值）为9０％。 6、测试UＶ－1０１气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应得球阀， 并设置为３50。分别记录设定值由0、30、６0、７5、80、８3、8６、89、９２、 ９5、9８、100%增加时与由100、９8、9５…０％减少时对应得流量(FT-１01)。 7、改变S值再测试其流量特性。保持ＵＶ－101全开,调节球阀M1０开度, 使流量(FT-１01)为原来(MV全开时）得50％,即减小Ｓ值。重复第６步。 五、实验数据及结果 测试UＶ-１01气动阀得流量特性数据如下: UV－1 ８3 8９92 95 98 100
F Ｔ-１01 93、09 69、８5 42、9８ ２8、75 ２4、81 21、21 15、47 12、43 9、57 ７、01 5、04 表(１) U Ｖ-1 ８9 83 80 75 6０ 3０ 0 FT-101 ５、0４ 5、1２ 5、３０ 5、36 5、４ 1０、51 12、9７ １7、8７ 31、６7 59、65 9３、06 表(2) 图(1) 调节球阀M10开度，使流量（FT －１01)为原来(MV 全开时)得５0％,调节阀 开度此时为43。所得数据如下: ＵV-1 83 89 ９２ 95 ９８ 1０0 F Ｔ-１０１ 49、7１ 45、12 3４、５6 ２5、71 2２、０1 2０、0２ 14、66 1２、５0 ９、８1 7、12 ５、04 表(3)
过程控制系统实验报告 实验项目：调节阀流量特性测试 学号：1404210114 姓名：邱雄 专业：自动化 班级： 3 2017年11月28 日
一、实验目的 1.掌握阀门及对象特性测试的方法。 2.了解S值变化对阀门特性的影响。 3.根据对象特点合理选择特性测试方法。 二、实验内容 1.测定不同S值下的调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象的阶跃响应特性。 三、实验系统的P&ID图（管道仪表流程图）、方块图P&ID图： 图（1）
方块图： 四、实验步骤 1.接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 2.启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中的“模拟采集”。 3.进入调节阀流量测试界面。 4.进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参数的参考值分别为50％、4秒、0秒，点击选项“自动”进入自动调节。设定“给定值”为90％，使泵的出口压力（调节器操作面板的测量值）为90％。 6.测试UV－101气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应的球阀，并设置为350。分别记录设定值由0、30、60、75、80、83、86、89、92、95、98、100％增加时和由100、98、95…0％减少时对应的流量（FT－101）。 7.改变S值再测试其流量特性。保持UV－101全开，调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，即减小S值。重复第6步。 五、实验数据及结果 测试UV-101气动阀的流量特性数据如下： 表（1） 表（2）
图（1） 调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，调节阀开度此时为43。所得数据如下： 表（3） 图（2）
1.常用液压阀一方向阀、压力阀、流量阀的类型 【答】 (1)方向阀方向阀的作用概括地说就是控制液压系统中液流方向的,但对不同类型的阀其具体作用有所差别。方向阀的种类很多,常用方向阀按结构分类如下:单向阀：l普通单向阀 2 液控单向阀普通单向阀换向阀：1 转阀式换向阀 液控单向阀 2 滑阀式换向阀：手动式换向阀、机动式换向阀、电动式换向阀、液动式换向阀、电液动换向阀。
手动式换向阀 电液动换向阀 （2）压力控制阀 溢流阀：直动式、先导式溢流阀
直动式溢流阀 先导式溢流阀减压阀：直动式、先导式减压阀 顺序阀：直动式、先导式顺序阀 压力继电器 （3）流量控制阀 节流阀调速阀 …………. 2.换向阀的控制方式,换向阀的通和位
【答】换向阀的控制方式有手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式五种。换向阀的通是指阀体上的通油口数,有几个通泊口就叫几通阀。换向阀的位是指换向阀阀芯与阀体的相互位置变化时,所能得到的通泊口连接形式的数目,有几种连接形式就叫做几位阀。如一换向阀有4个通油口,3种连接形式,且是电动的,则该阀全称为三位四通电磁(电动)换向阀。 3.选用换向调时应考虑哪些问题及应如何考虑 【答】选择换向阀时应根据系统的动作循环和性能要求,结合不同元件的具体特点,适用场合来选取。①根据系统的性能要求,选择滑阀的中位机能及位数和通数。②考虑换向阀的操纵要求。如人工操纵的用手动式、脚踏式；自动操纵的用机动式、电动式、液动式、电液动式；远距离操纵的用电动式、电液式；要求操纵平稳的用机动式或主阀芯移动速度可调的电液式；可靠性要求较高的用机动式。③根据通过该阀的最大流量和最高工作压力来选取(查表)。最大工作压力和流量一般应在所选定阀的范围之内,最高流量不得超过所选阀额定流量的120%,否则压力损失过大,引起发热和噪声。若没有合适的,压力和流量大一些也可用,只是经济性差一些。④除注意最高工作压力外,还要注意最小控制压力是否满足要求(对于液动阀和电液动换向阀)。⑤选择元件的联接方式一一管式(螺纹联接)、板式和法兰式,要根据流量、压力及元件安装机构的形式来确定。⑥流量超过63L/min时,不能选用电磁阀,否则电磁力太小,推不动阀芯。此时可选用其他控制形式的换向阀,如液动、电液动换向阀。 4.直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性曲线,曲线的比较分析 【答】溢流阀的特性曲线溢流阀的开启压力o当阀入口压力小于PK1时,阀处于关闭状态,其过流量为零；当阀入口压力大于k1时,阀开启、溢流,直动式溢流阀便处于工作状态(溢流 的同时定压)。图中pb是先导式溢流阀的导阀开启 压力,曲线上的拐点m所对应的压力pm是其主阀的 开启压力。当压力小于民。时, 导阀关闭,阀的流量为零；当压力大于pb(小于此 2)时,导阀开启,此时通过阀的流量只是先导阀的 泄漏量,故很小,曲线上pbm段即为导阀的工作段；当阀入口压力大于此2时,主阀打开,开始溢流,先导式溢流阀便进入工作状态。在工作状态下,元论是直动式还是先导式溢流阀,其溢流量都是随人口压力增加而增加,当压力增加到丸z时,阀芯上升到最高位置,阀口最大,通过溢流阀的流量也最大一为其额定流量毡,这时入
中南大学 仪器与自动检测实验报告 冶金科学与工程院系冶金专业班级 姓名学号同组者同班同学 实验日期2013 年 4 月 08 日指导教师 实验名称：流量计性能测试实验 一、实验目的 1．掌握流量计性能测试的一般实验方法； 2．了解倒U型压差计的使用方法； 3．应用体积法，测定孔板流量计、文丘里流量计的标定曲线; 4．验证孔板流量计、文丘里流量计的孔流系数C0与雷诺数Re的关系曲线。 二、实验原理 流体流过孔板流量计或文丘里流量计时，都会产生一定的压差，而这个压差与流体流过的流速存在着一定的关系。 1．孔板流量计或文丘里流量计的标定 流体在管内的流量可用体积法测量： V= a·?h /τ(1) 式中：V——管内流体的流量，L/s； a——体积系数，即计量筒内水位每增加1cm所增加的水的体积，本实验中a=0.6154 L/cm；
?h ——计量筒液位上升高度，?h = h1- h0，cm ； h1——计量筒内水位的初始读数，cm ； h0——计量筒内水位的终了读数，cm ； τ ——与?h 相对应的计量时间，s 。 测出与V 相对应的孔板流量计（或文丘里流量计）的压差读数R ，即可在直角坐标纸上标绘出对应流量计的V ～R 标定曲线。 其中， R ——孔板流量计（或文丘里流量计）的压差读数，cm 。 2．孔流系数C0与雷诺数Re 关系测定 流体在管内的流量和被测流量计的压差R 存在如下的关系： 3 00102??? ?=ρ P C A V (2) 其中，2 10-???=?g R P ρ （3） 2 00102??= Rg A V C (4) 式中： A0——孔板流量计的孔径（或文丘里流量计喉径）的截面积，m2，本实验中孔板孔d0=17.786mm ，文丘里流量计喉径d0=19.0mm ； C0——孔板流量计（或文丘里流量计）的孔流系数； g ——重力加速度，g=9.807m/s2。 又知 μ ρ du = Re （5） 式中： Re ——雷诺数； d ——水管的内径，m ，本实验中d =0.0238m ； ρ—— 流体的密度，kg/m3； μ—— 流体的粘度，Pa ·s 。 u ——水管内流体流速，m/s,
汽轮机高调门流量特性优化 试验方案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
皖能马鞍山发电有限公司2号机组汽轮机高调门流量特性优化试验方案 2013年4月10日
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 负责单位：安徽科讯电力技术服务中心 协作单位：皖能马鞍山发电有限公司 起日期：2013年4月10日14:00——20：00 负责人：张兴 工作人员：张兴、施壮 编写 ____________ 审阅 ____________ 审核____________ 批准____________
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 1、试验目的 为提高皖能马鞍山发电有限公司2号机组运行的安全性和经济性，根据合同要求，我单位计划于2013年4月10日对2号机组汽轮机高调门进行流量特性测试及优化，并完成2号机组汽轮机进行单/顺阀切换试验。 2、试验条件 （1）、机组在设计的正常工况下稳定运行，负荷能从额定负荷（汽机高调门全开时）至60%左右的额定负荷范围之间变化。 （2）、试验过程中由运行人员手动控制燃料量维持主汽压力稳定。 （3）、信号测量设备应满足精度要求并有效期内的检定合格证书。数据记录通过分散控制系统进行。 （4）、历史数据站工作正常，能完成对主汽压力、调节级压力、给定值、流量指令、阀位指令/开度、功率等参数的采集，并能生成*.csv或*.xls格 式文件，且数据分辨率满足测试要求。 3、试验内容 通过汽轮机高调门流量特性测试及参数优化试验，根据机组实际特性及标准流量参考线对多阀、单阀流量特性进行统一整定。 4、试验方法及步骤 各高调门单个流量特性测试
调节阀的特性及选择 调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。 电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。 本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。 1．调节阀工作原理 从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为 ()()212 212 42 P P D P P A Q -=-= ρ ζ πρζ 式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3 /s ； Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ； Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2 ； Ｄ——阀的公称通径，mm ； ρ——流体的密度，kg/m 3 ； ζ——阀的阻力系数。 可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。 2．调节阀的流量特性 调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即 ?? ? ??=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。 一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。 2.1 调节阀的理想流量特性 调节阀在阀前后压差不变的情况下的流量特性为调节阀的理想流量特性。调节阀的理想流量特性仅由阀芯的形状所决定，典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(或称对数)流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性，如图5－6所示。
流量计实验报告
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期：成绩： 班级：学号：姓名：教师：李成华 同组者： 实验三、流量计实验 一、实验目的（填空） 1．掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途； 2．测定孔板流量计的流量系数 ，绘制流量计的校正曲线； 3．了解两用式压差计的结构及工作原理，掌握其使用方法。 二、实验装置 1、在图1-3-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称： 本实验采用管流综合实验装置。管流综合实验装置包括六根实验管路、电磁流量计、文丘利流量计、孔板流量计，其结构如图1-3-1示。
F1——文丘里流量计；F2——孔板流量计；F3——电磁流量计；C——量水箱；V——阀门；K——局部阻力实验管路 图1-3-1 管流综合实验装置流程图
说明：本实验装置可以做流量计、沿程阻力、局部阻力、流动状态、串并联等多种管流实验。其中V8为局部阻力实验专用阀门，V10为排气阀。除V10外，其它阀门用于调节流量。 另外，做管流实验还用到汞-水压差计（见附录A）。 三、实验原理 1．文丘利流量计 文丘利管是一种常用的量测有压管道流量的装置，见图1-3-2属压差式流量计。它包括收缩段、喉道和扩散段三部分，安装在需要测定流量的管道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上比压计，通过量测两个断面的测压管水头差，就可计算管道的理论流量Q ，再经修正得到实际流量。 2．孔板流量计 如图1-3-3，在管道上设置孔板，在流动未经孔板收缩的上游断面1-1和经孔板收缩的下游断面2-2上设测压孔，并接上比压计，通过量测两个断面的测压管水头差，可计算管道的理论流量
复合函数下火电330MW机组阀门流量特性试验过程分析郭 严昊 摘要：为了提高机组运行的稳定性和经济性，汽轮机组改造后需要对阀门的流 量特性重新进行试验，以某发电有限责任公司（以下简称“某公司”）330MW机组为例进行试验，该机组控制逻辑中阀位函数为复合函数，经过试验，得出了复合 函数下切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，为同类型机组的试验提供参考。 关键词：火电机组；阀门；流量；特性 目前，大部分火电机组汽轮机采用数字电液控制系统（DEH）控制，DEH具 有阀门管理和单顺阀切换功能。由于各阀门制作安装的差异、长期运行的磨损、 检修改造过程中设备和组态的变动，或者是设计行程和实际行程不一致等原因， 都可能导致阀门流量和原来流量的特性曲线不一样[1]。如果汽轮机阀门流量特性 曲线与阀门实际流量特性不符，重叠度设置不合理，在机组变负荷和一次调频时，可能出现负荷突变和调节缓慢的问题[2]，在单阀/顺序阀切换时，可能因切换前 后相同负荷指令下蒸汽流量不同而引起机组负荷大幅波动。 阀门流量特性曲线是阀门开度与通过阀门流量的对应关系，如果与实际流量 曲线相差较大，在机组变负荷和一次调频时可能会出现负荷突变和调节缓慢的问题。某厂330MW机组大修改造后为了提高机组的运行稳定性和经济性，重新对 阀门的流量特性进行了试验，计算出切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，使 机组在单阀/顺序阀切换过程更平稳，负荷扰动更小，AGC调节品质更高，主汽温度、主汽压力等参数更为稳定。 1 设备概况 某公司汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N330-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机,高中压部分采用合缸结构，高压汽 缸为双层缸，中压汽缸为单层缸,低压缸采用双流反向三层缸结构。高压通流部分 由1级单列调节级（冲动式）和14级压力级（反动式）所组成。高压喷嘴组安 装于蒸汽室，14级隔板均装于高压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。主蒸 汽经过布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和4个调节汽阀从位于高中压缸中部的 上下各2个进汽口进入蒸汽室和调节级，然后再流经高压缸各级。 分散控制系统（DCS）是某控制工程有限公司生产的XDPS400+分散控制系统。DCS功能包括单元机组数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、燃烧管理系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）、旁路控制系统（BPS）、吹灰程序控制系统、厂级监控信息系统（SIS）以及发电机、变压器组 和厂用电控制功能等；DCS系统由DPU及其组件、OPU操作员站、以太网总线、 工程师站等构成。 汽轮机电液控制系统(DEH)采用了某控制工程有限公司的DEH控制系统实现其控制功能，由两个控制柜（DPU 11/31、DPU12/32）、一套DEH工程师工作站和 一套DEH操作员站组成。DEH系统的执行机构包括4个高压调节阀油动机（GV）、2个高压主汽阀油动机（TV）、2个中压主汽阀油动机（RSV）和2个中压调节阀油动机(IV)。其中高压调节阀、中压调节阀、高压主汽阀油动机由电液伺服阀实现连续控制；中压主汽阀油动机由电磁阀实现二位控制。 2 采集原始阀门流量特性数据 试验开始前建立趋势组，包含的参数有：DEH负荷设定、总阀位指令、机组 功率、调节级压力、主汽压力、主汽温度、GV1～GV4阀位输出指令、GV1～GV4
实验二气体流量测定与流量计标定 一、实验目的 气体属于可压缩流体。气体流量的测量，虽然有一些与用于不可压缩流体相同的测量仪表但也有不少专用于气体的测量仪表，在测量方法和检定方法上也有一些特殊之处。显然，气体流量的测量与液体一样，在工业生产上和科学研究中，都是十分重要的。尤其是在近代，工业生产规摸的大型化和科学实验的微型化，往往这些流量、温度、压力等的检测仪表就成为关键问题。 目前，工业用有LZB 系列转子流量计，实验室用有LZW 系列微型转子流量计，可供选用。对于市售定型仪表，若流体种类和使用条件都按照规格规定，则读出刻度就能知道流量。但从精度上考虑，仍有必要重新进行校正。转子流量计自制是有困难的，因锥形玻璃管的锥度手工难于制作。但是，在科学研究中或其它某种场合，有时，不免还要根据某种特殊需要，创制一些新型测量仪表和自制一些简易的流量计。不论是市售的标准系列产品还是自制的简易仪表，使用前，尤其是使用一段时间后，都需要进行校正，这样才能保证计量的准确、可靠。 气体流量计的标定，一般采用容积法，用标准容量瓶量体积，或者用校准过的流量计作比较标定。在实验室里，一般采用湿式气体流量计作为标准计量器。它属于容积式仪表，事先应经标准容量瓶校准。实验用的湿式流量计的额定流量，一般有 0.2m3h 1和0.5m3h 1两种。若要标定更大流量的仪表，一般采用气柜计量体积。实验室往往又需用微型流量计，现时一般采用皂膜流量计来标定。 本实验采用标准系列中的转子流量计和自制的毛细管流量计来测量空气流量。并用经标准容量瓶直接校准好的湿式流量作为标准，用比较法对上述两种流量计进行检定，标定出流量曲线.，对毛细管流量计标定。通过本实验学习气体流量的测量方法，以及气体流量计的原理、使用方法和检定方法。同时，这些知识和实验方法对学习者在进行以下各项实验时，肯定会有帮助，尤其时对今后所从事的各种实验研究工作，也是有益处的。 二、实验原理 1．湿式气体流量计 该仪器属于容积式流量计。它是实验室常用的一种仪器，其构造主要由圆鼓形壳
文章编号:1005)0329(2004)08)0054)03 节流机构流量特性试验台的研制 张保青,马善伟,张川,陈江平,陈芝久 (上海交通大学,上海200030) 摘要:从节流机构流量特性研究方法和研究现状出发,分析了目前节流机构流量特性研究存在的问题,并介绍了基于/液环法0的节流机构流量特性试验台。与传统试验方法相比,该试验台具有测试范围广、系统稳定性好、投资费用少、节能等优点。 关键词:节流机构;流量特性;试验台 中图分类号:T B65文献标识码:A Development of Test Bench on Flow Characteristic of the Throttle Mechanism ZHANG Bao-qing,MA Shan-wei,ZHANG Chuan,CHEN Jiang-ping,C HE N Zh-i jiu (Shanghai Jiaotong Uni versity,Shanghai200030,China) Abstract:The method and status on flow characteristic of the throttle mechanis m are presented,moreover,the problems on reseaching the throttle mechanism at present are analyzed,and a new test bench based on liquid ring method(LRM)is https://www.doczj.com/doc/498749724.html,pared to the traditional method,LRM has great advantage on wide test range,better s tability,less i nvestments and energy-saving. Key words:the throttle mechanis m;flow characteristic;test platform 1前言 节流机构是制冷系统中最重要的部件之一,它直接控制着蒸发器制冷剂的流量和蒸发器出口的过热度。节流机构与系统其它主要部件的良好匹配是改善系统运行并适应系统负荷变化的基础: (1)在压缩式制冷系统/四大件0的研究中,最薄弱的是节流元件,尚有不少盲区。影响节流机构流量系统的因素:工质的特性、工质的流动情况、几何参数等,众家说法不一。莉井浩对系统进行了研究[1],并得出线性阀的流量系数不仅与工质的物性有关,还与阀的几何参数有关,而Davies 和Daniels则认为流量系数仅仅与工质的流动情况有关[2]。 (2)各种先进的控制算法应用于制冷系统,最终亦是通过执行机构即节流机构施加到对象中[3]。当选用电子膨胀阀作为系统的节流机构时,膨胀阀自身的流量特性则是改善系统控制特性,补偿蒸发器非线性最重要的因素之一。 (3)试验研究是节流机构流量特性研究最常用也是最为有效的手段,目前,常用的研究方法主要有氮气法和气环法等。由于氮气与制冷剂在通过节流机构时存在相变与否的本质差别,理论研究与试验验证均表明此法存在着较大偏差(约大20%),气环法则由于更换制冷剂较麻烦,一般仅仅适用于一种制冷剂的研究,因此有必要寻求新的实验研究方法。 (4)由于电子膨胀阀具有可以按预置的调节规则动作、调节范围宽、调节反应快等优点,逐渐应用于各种制冷系统,因此开发、研制具有良好流量特性且能与各种制冷系统匹配的电子膨胀阀显得非常重要。 鉴于这些问题我们研制了基于/液环法0的节流机构流量特性试验台,它具有测试范围广、操作简单、工况容易稳定、更换制冷剂方便、节能等优 收稿日期:2003)09)22
化工原理实验-流量计校核实验报告
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流量计校核 一、实验操作 1. 熟悉实验装置，了解各阀门的位置及作用。 2. 对装置中有关管道、导压管、压差计进行排气，使倒U 形压差计处于工作状态。 3. 对应每一个阀门开度，用容积法测量流量，同时记下压差计的读数，按由小到大的顺序在小流量时测量8－9个点，大流量时测量5－6个点。为保证标定精度，最好再从大流量到小流量重复一次，然后取其平均值。 4. 测量流量时应保证每次测量中，计量桶液位差不小于100mm 或测量时间不少于40s 。 二、数据处理 1.数据记录 计量水箱规格：长 400mm ；宽 300mm 管径d （mm ）：25 孔板取喉径d 0（mm ）：15.347 查出实验温度下水的物性： 密度 ρ= 996.2542 kg/m3 粘度 μ= 0.000958 PaS 2.数据处理 d V d V d du πμρ πμ ρ μρ 44Re 2=? == ρ/20000p A C A u V ?== 则 ρ /200p u C ?= 孔板流量计试验数据处理 左/cm 右/cm ΔR/m 时间t/s 水箱 高度h/cm 体积V/m 3 流量Qv/m 3·s -1 流速V/m ·s -1 空流系数C0 雷诺数 Re min 57.0 57.0 Qv=h.S/t V=∏ 24d qv V=C 0.gR 2 Re=dv ρ/μ max 33.1 45.3 1 33.7 46.3 0.126 40 6.7 0.008193 2.05E-04 1.1078 0.7049 16916.60 2 38.2 47.1 0.089 41 6.1 0.007454 1.82E-04 0.983 3 0.7445 15014.92 3 40.6 48.8 0.082 41 5.7 0.007022 1.71E-04 0.9264 0.7307 14146.29
实验四 并联管路特性及流量分配实验 实验类型: 综合性实验 学 时：2 适用对象：热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业 一、实验目的 1、了解并联管路特性及并联管路中阀门开度变化时的流量分配情况； 2、掌握并联管路特性曲线（h w -q V 或p w -q V ）的绘制方法，明确各支路存在流量偏差的原因。 二、实验要求 1、在并联管路中，当各支路流量控制球阀处于全开时，绘制各支路的管路特性曲线和并联管路特性曲线；计算采用不同方法测量总流量的相对误差，分析各支路存在流量偏差的原因。 2、将任意三条支路上的流量控制球阀完全关闭，绘制其余两支路流量控制球阀处于两种不同开度时各支路的管路特性曲线和两支路并联管路特性曲线，分析管路特性曲线在流量控制球阀处于不同阀门开度时的变化趋势及其原因； 3、比较不同支路的阻力特性曲线，并分析存在差别的原因。 三、实验原理 1、并联管路特点 （1）并联管路的流动损失特性：并联管路中各支路的流动损失相等，即 h w = h w i （m ） （41） （2）并联管路的流量特性：并联管路的总流量等于各支路的流量之和，即 1 N V V i i q q ==∑ （m 3/s ） （42） 而对于每一支路，其能量损失可按串联管路计算，故 2 2 w 1 1 () 2N M j i i j k i Vi j k j l h k q d g υλζ===+=∑∑ (m) （43a ） 或者以压强损失表示为， '2 w i wi i Vi p gh k q ρ?== (Pa) （43b ） 以上公式即为并联管路的水力计算式，利用这些公式，即可解决并联管路中流量分配，水头计算以及管径选择等问题。 2、参数测量 在本实验中，并联管路的总流量V q 采用三角堰流量计测量，按下式计算 5 2 1.4tg 2 V q H θ =? （m 3 /s ） （44） 式中 q V ——并联管路的总流量，m 3 /s ；
1. 概述 节能和环保是人类亟待解决的两大问题。2002年8月26日至9月4日在南非约翰内斯堡举行了可持续发展世界峰会。在该次会议上国际制冷学会发表了《制冷业对于可持续发展和减缓大气变化的承诺》，在此文件中阐明制冷业主要的挑战来自全球气候变暖。造成制冷业影响全球气候变暖的80%的原因是二氧化碳的排放。这些间接的排放是部分是由制冷装置运行所需能量的生产引起的。制冷、空调和热泵这些设备所消耗的电能约占全世界生产电能的15%，这表明间接排放的影响是非常的严重。此文件还提出在下一个20年制冷业必须树立雄心去达到目标之一：每个制冷设备耗能减少30~50%。制冷业者为保护环境，应把节能贯穿到制冷设备的使用周期中去。作为制冷循环的四大部件之一，节流装置在系统中起着非常关键的作用，通过选择应用合适的节流机构与制冷系统匹配是整个制冷设备降低能耗的重要一环。本文将对节流机构的工作原理和运行能量匹配进行分析，重点对电子膨胀阀的工作原理进行分析。 2. 传统节流机构的工作原理及匹配 节流的工作原理是制冷工质流过阀门时流动截面突然收缩，流体流速加快，压力下降，压力下降的大小取决于流动截面收缩的比例。节流机构的作用： 1、节流降压。当常温高压的制冷剂饱和液体流过节流阀，变成低温低压的制冷剂液体并产生少许闪发气体。进而实现向外界吸热的目的。 2、调节流量：节流阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。当蒸发器热负荷增加时阀开度也增大，制冷剂流量随之增加，反之，制冷剂流量减少。 3、控制过热度：节流机构具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，既保持蒸发器传热面积的充分利用，又防止吸气带液损坏压缩机的事故发生。 4、控制蒸发液位：带液位控制的节流机构具有控制蒸发器液位的功能，既保持蒸发器传热面积的充分利用，又防止吸气带液降低吸气过热度。 若节流机构向蒸发器的供液量与蒸发负荷相比过大，部分液态制冷剂一起进入压缩机，引起湿压缩或冲缸事故。相反若供液量与蒸发器负荷相比太少，则蒸发器部分传热面积未能充分发挥其效能，甚至会造成蒸发压力降低，而且使制冷系统的制冷量降低，制冷系数减小，制冷装置能耗增大。节流机构流量的调节对制冷装置节能降耗起着非常重要的作用。大型中央空调冷水机组常用的节流机构有手动节流阀、孔板、热力膨胀阀、浮球+主节流阀。 2.1手动节流阀
阀门的流量特性 不同的流量特性会有不同的阀门开度； ①快开流量特性，起初变化大，后面比较平缓； ②线性流量特性，是阀门的开度跟流量成正比，也就是说阀门开度达到 50%，阀门的流量也达到50%； ③等百流量特性，跟快开式的相反，是起初变化小，后面比较大。 阀门开度与流量、压力的关系,没有确定的计算公式。它们的关系只能用笼统的函数式表示，具体的要查特定的试验曲线。 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax的关系 :Q/Qmax=f(L/Lmax) 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax、阀上压差的关系： Q/Qmax=f(L/Lmax)（dP1/dP）^(1/2)。 调节阀自身所具有的固有的流量特性取决于阀芯形状，其中最简单是直线流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单行程变化所引起的流量变化是一个常数。 阀能控制的最大与最小流量比称为可调比，以R表示，R=Qmax/Qmin, 则直线流量特性的流量与开度的关系为： Q/Qmax=（1/R）[1+（R-1）L/Lmax] 开度一半时，Q/Qmax=51.7% 等百分比流量特性：Q/Qmax=R^(L/Lmax-1） 开度一半时，Q/Qmax=18.3% 快开流量特性：Q/Qmax=（1/R）[1+（R^2-1）L/Lmax]^(1/2)
开度一半时，Q/Qmax=75.8% 流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种 ①直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。 ②对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。 ③抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。 ④快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。 隔膜阀的流量特性接近快开特性， 蝶阀的流量特性接近等百分比特性， 闸阀的流量特性为直线特性， 球阀的流量特性在启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。
检索号： 皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 2013年4月10日
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 负责单位：安徽科讯电力技术服务中心 协作单位：皖能马鞍山发电有限公司 起日期：2013年4月10日14:00——20：00 负责人：张兴 工作人员：张兴、施壮 编写____________ 审阅____________ 审核____________ 批准____________
皖能马鞍山发电有限公司2号机组 汽轮机高调门流量特性优化试验方案 1、试验目的 为提高皖能马鞍山发电有限公司2号机组运行的安全性和经济性，根据合同要求，我单位计划于2013年4月10日对2号机组汽轮机高调门进行流量特性测试及优化，并完成2号机组汽轮机进行单/顺阀切换试验。 2、试验条件 （1）、机组在设计的正常工况下稳定运行，负荷能从额定负荷（汽机高调门全开时）至60%左右的额定负荷范围之间变化。 （2）、试验过程中由运行人员手动控制燃料量维持主汽压力稳定。 （3）、信号测量设备应满足精度要求并有效期内的检定合格证书。数据记录通过分散控制系统进行。 （4）、历史数据站工作正常，能完成对主汽压力、调节级压力、给定值、流量指令、阀位指令/开度、功率等参数的采集，并能生成*.csv或*.xls格式 文件，且数据分辨率满足测试要求。 3、试验内容 通过汽轮机高调门流量特性测试及参数优化试验，根据机组实际特性及标准流量参考线对多阀、单阀流量特性进行统一整定。
4、试验方法及步骤 4.1各高调门单个流量特性测试 (1)、由运行人员将机组负荷升至90%额定负荷左右，并将所有汽机调门全开， 记录下当前机前压力值。 (2)、逐渐减小GV1阀门指令，直至该调门全关。在此过程中其它调门一直维 持全开状态。试验过程中由运行人员手动控制燃料维持主汽压力稳定。 (3)、GV1阀门全关且主汽压力稳定后，由热控人员逐渐将该调门调整至全开位。 (4)、按照(2)、(3)步骤顺序依次进行GV2、GV3、GV4高调门的阀门流量特 性测试试验。 4.2单阀方式下高调门整体流量特性测试 (1)、由运行人员将机组负荷升至90%额定负荷左右，并将所有汽机调门全开， 记录下当前机前压力值。 (2)、由运行人员在DEH画面上阶跃减小目标值（阶跃量2%），设定值变化速 率设定为0.5%，使汽机高调门逐渐关小，直至机组负荷降至60%额定负荷左右。每次目标值变化后需待主汽压力稳定时再进行下一负荷点的测试。 (3)、试验过程中由运行人员手动控制燃料维持主汽压力稳定。 (4)、记录上述过程中单阀运行方式下汽机高调门的整体流量特性。 4.3单阀/多阀控制方式切换预试验 首先在70%额定负荷左右，逐渐降低主汽压力，将主汽调阀调整至全开位置，在DEH控制回路中，按下“顺序阀控制”按钮，开始由单阀向顺序阀方式切换过程，试验过程中出现轴承振动、瓦温变化大现象，应立即终止试验。、 4.4多阀方式下高调门整体流量特性测试 (1)、由运行人员将机组负荷升至90%额定负荷左右，并将所有汽机调门全开， 记录下当前机前压力值。
节流阀的特点及应用 一、概述 节流阀是指通过改变通道面积达到控制或调节介质流量与压力的阀门。节流阀在管路中主要作节流使用。最常见的节流阀是采用截止阀改变阀瓣形状后作节流用。但用改变截止阀或闸阀开启高度来作节流用是极不合适的，因为介质在节流状态下流速很高，必然会使密封面冲蚀磨损，失去切断密封作用。同样用节流阀作切断装置也是不合适的。常见的节流阀如图 1 所示。 介质在节流阀瓣和阀座之间流速很大，以致使这些零件表面很快损坏－即所谓气蚀现象。为了尽量减少气蚀影响，阀瓣采用耐气蚀材料（合金钢制造）并制成顶尖角为140～180的流线型圆锥体，这还能使阀瓣能有较大的开启高度，一般不推荐在小缝隙下节流。 二、特点 1、构造较简单，便于制造和维修，成本低。 2、调节精度不高，不能作调节使用。 3、密封面易冲蚀，不能作切断介质用。 4、密封性较差。 三、分类 一）、节流阀按通道方式可分为直通式和角式两种； 二）、按节流阀阀瓣的形状分. 节流阀的阀瓣有多种形状，常见的有： 1、钩形阀瓣，常用于深冷装置中的膨胀阀。如图 2a 所示。 2、窗形阀瓣，适用于口径较大的节流阀如图2b 所示。 3、塞形阀瓣，适用于中小口径节流阀，使用较普遍。如图 2C 所示。 图2 节流阀阀瓣形状 四、安装维护 节流阀的安装与维护应注意以下事项： 该阀经常需要操作，因此应安装在易于方便操作的位置上。 安装时要注意介质方向与阀体所标箭头方向保持一致。 节流口堵塞原因：
1、油液中的机械杂质或因氧化析出的胶质、沥青、碳渣等污物堆积在节流缝隙处。 2、由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，而节流缝隙的金属表面上存在电位差，故极化分子被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，吸附层厚度一般为5~8微米，因而影响了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周而复始，就形成了流量的脉动。 3、阀口压差较大时，因阀口温度高，液体受挤压的程度增强，金属表面也更易受摩擦作用而形成电位差，因此压差大时容易产生堵塞现象。 相关措施 1、选择水力半径大的薄刃节流口。 2、精密过滤并定期更换油液。 3、适当减小节流口前后的压差。 4、采用电位差较小的金属材料、选用抗氧化稳定性好的油液、减小节流口表面粗糙度。 五、节流阀的应用 节流阀是流量控制阀其中的一种，优点是结构简单、价格低廉、调节方便，但由于没有压力补偿措施，所以流量稳定性较差。常用于负载变化不大或对速度控制精度要求不高的定量泵供油节流调速液压系统中。有时也用于变量泵供油的容积节流调速液压系统中。 由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。 对于执行元件负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。 节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它改变通道截面积而达到调节流量和压力。节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。 可调节节流阀：阀针和阀芯采用硬质合金制造，产品按API6A标准设计，具有耐磨、耐冲刷性能。主要用于井口采油（气）树设备, 滑套式节流阀：阀芯采用低噪音平衡型结构，开启轻便，产品按API6A标准设计，阀芯表面覆盖碳化钨，适合于有闪蒸、高压差，高压力，空化等条件苛刻的场合，使用寿命长，流量调节精度大大提高。适用于石油，天然气，化工，炼油，水电等行业。 元杉工业技术部提供
实验3 流量计性能测定实验 一、实验目的 ⒈了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。 ⒉掌握流量计的标定方法（例如标准流量计法）。 ⒊了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。 ⒋学习合理选择坐标系的方法。 二、实验内容 ⒈通过实验室实物和图像，了解孔板、1/4园喷嘴、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。 ⒉测定节流式流量计（孔板或1/4园喷嘴或文丘里）的流量标定曲线。 ⒊测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。 三、实验原理 流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为： 式中：被测流体(水)的体积流量，m3/s； 流量系数，无因次； 流量计节流孔截面积，m2；
流量计上、下游两取压口之间的压强差，Pa ； 被测流体(水)的密度，kg／m3。 用涡轮流量计和转子流量计作为标准流量计来测量流量V S。每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数△P和流量V s 绘制成一条曲线，即流量标定曲线。同时用上式整理数据可进一步得到C—Re关系曲线。 四、实验装置 该实验与流体阻力测定实验、离心泵性能测定实验共用图1所示的实验装置流程图。 ⒈本实验共有六套装置，流程为：A→B(C→D)→E→F→G→I 。 ⒉以精度0.5级的涡轮流量计作为标准流量计，测取被测流量计流量（小于2m3/h流量时，用转子流量计测取）。 ⒊压差测量：用第一路差压变送器直接读取。
图1 流动过程综合实验流程图 ⑴—离心泵；⑵—大流量调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管；⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计；⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀；⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；1-1’—流量计压差；2-2’—光滑管压差；3-3’—粗糙管压差；4-4’—闸阀近点压差； 5-5’—闸阀远点压差；6-6’—截止阀近点压差；7-7’—截止阀远点压差；J-M—光滑管；K-L—粗糙管
实验二 流量计的标定 一、实验目的 1、了解孔板流量计和文丘里流量计的操作原理和特性，掌握流量计的一般标定方法； 2、测定孔板流量计和文丘里流量计的流量系数的C 0和Cv 与管内Re 的关系。 3、通过C 0和Cv 与管内Re 的关系，比较两种流量计。 二、基本原理 工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的，出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa ，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量读数直接刻在显示仪表上。然而在使用时，所处温度、压强及被测介质的性质与标定状况多数并不相同，因此为了测量准确和方便使用，应在现场进行流量计的标定或校正。对已校正过的流量计，在长时间使用磨损较大时也需要再次校正。对于自制的非标准流量计，则必须进行校正，以确定其流量系数C 0或C v 。本实验通过改变流体流量q 和压差ΔP f ，获得一系列Re 与C 0或C v ，采用半对数坐标绘制出C 0或C v 与Re 的关系曲线进而实现流量计的标定或校正。 1、流体在管内Re 的测定： 式中：ρ、μ— 流体在测量温度下的密度和粘度 [Kg/m 3 ]、[Pa ·s] q — 管内流体体积流量 [m 3/s] 2、孔板流量计和文丘里流量计 孔板流量计和文丘里流量计是应用最广的节流式流量计，其结构如图2-1所示。 a 孔板流量计 b 文丘里流量计 图2-1 节流式流量计结构 孔板流量计是利用动能和静压能相互转换的原理设计的，它是以消耗大量机械能为代价的。孔板的开孔越小、通过孔口的平均流速u 0越大，孔前后的压差ΔP 也越大，阻力损失也随之增大。为了减小流体通过孔口后由于突然扩大而引起的大量旋涡能耗，在孔板后开一渐扩形圆角。因此孔板流量计的安装是有方向的。若是方向弄反，不光是能耗增大，同时其流量系数也将改变，实际上这样使用没有意义。 以孔板流量计为例，若用f P ?表示节流前后两截面之间的压差，根据两截面之间的柏努利方程，可知： 222222121 1u P gZ u P gZ ++=++ρρ，则有：ρ f P u u ?=-22122 以孔口速度u 0代替上式中的u 2，并将质量守恒式u 1A 1= u 0A 0代入，得：