第17卷 第2期 郑州轻工业学院学报(自然科学版)Vol.17 No.2 2002年6月JO URNAL OF Z HENGZHOU INSTITUTE O F LIGHT INDUSTR Y (Natural Science)Jun.2002 收稿日期:2002-01-03 基金项目:河南省科技攻关项目(9711212) 作者简介:范晓伟(1966)),男,河南省渑池县人,中原工学院副教授,博士,主要从事制冷空调系统的优化和节能以及新 型制冷循环的分析研究; 龚毅(1954)),男,江苏省南通市人,郑州轻工业学院教授,西安交通大学博士研究生,主要从事制冷空调系统中的工程热物理问题和室内空气品质的研究. 文章编号:1004-1478(2002)02-0033-04 短管节流件的流量特性 范晓伟1, 龚 毅2 (1.中原工学院纺织工程系,河南郑州450007; 2.郑州轻工业学院,河南郑州450002) 摘要:制冷剂流经短管节流件时具有两相临界流动非均匀性、非平衡性的特点并存在阻塞情况,而影响质量流量的主要参数有上游压力、下游压力、过冷度或干度以及短管几何尺寸等.近年来有关制冷剂流经短管节流件的两相流动模型主要有由实验结果直接关联的半经验模型和基于一些假设而建立的分析模型,而它们都是针对某种工质而言的,不适应当前空调制冷及热泵系统所采用的工质种类较多的状况.因此,建立普适性好、在热力学参数变化较宽的范围内仍有较高精度的质量流量模型是有待进一步研究解决的问题. 关键词:短管节流件;两相流动;质量流量 中图分类号:TB61 文献标识码:A 0 引言 节流膨胀装置是制冷系统重要且不可缺少的组成部分,通常按照流通截面是否有变化将其分成定截面节流件和变截面节流件.短管节流件是指长度和内径比在3~20范围内、且内径<2mm 的细管段、同毛细管一样的定截面节流件.它的主要优点是价格低廉、可靠性好、便于安装更换,只要尺寸设计合理,变工况时能较好地进行自动补偿,并取消了热泵系统用于判别制冷剂流向所增设的检查阀等.短管节流件已被越来越多地用作汽车空调、家用空调及热泵中的膨胀节流装置,以控制系统中由高压侧冷凝器出口到低压侧蒸发器入口的制冷剂流量.在所涉及的空调制冷和热泵系统中,短管入口处制冷剂的状态一般为液相,出口则为低干度的汽液两相.为了正确预测给定工况下制冷剂流经短管节流件时的质量流量,就必须搞清质量流量与热力学状态参数和短管几何尺寸间的关系,建立起合适的计算模型.Aaron [1],Kim [2~4],Krakow [5],Kuehl [6],Mei [7],Obermeier [8]和Payne [9,10]等人曾分别针对一些制冷工质在可能的压力、过冷度或干度、过冷温度等热力学参数变化范围内,对不同几何尺寸和形状的短管节流件的流量特性进行了实验和理论研究.本文将主要讨论制冷工质流经短管节流件时的流动特性和影响质量流量的主要因素,并对现有的质量流量计算模型加以分析.1 制冷剂流经短管节流件时的流动特性 制冷剂流经短管节流件时的流动特性,主要受进、出口状态参数和短管的形状与几何尺寸等因素的影响.在进口处为过冷液体时制冷剂流经短管的流动特性如图1所示.AB 区域处在较低的压差范围内,此时,工质为单相液体,流量与压差间呈现m ~($P )1/2关系.从B 点管内流体收缩面处开始,压力达到了上游温
摘要 变量泵是指排量可以调节的液压泵。这种调节可能是手动的，也可能是自动的。限压式变量叶片泵是利用负载的变化来实现自动变量的，在实际中得到广泛应用。 限压式变量叶片泵，具有压力调整装置流量调整装置。泵的输出流量可根据负载变化自动调节，使其输出功率与负载工作速度和负大小相适应，具有高效、节能、安全可靠等特点，因此它常用于执行机构需要快慢速的液压系统。例如用于组合机床动力滑台的进给系统，用来实现快进、工进、快退等工作循环；也可以用于定位、夹紧系统。 在这里要对限压式变量叶片泵的流量特性做分析。首先对液压动力元件作了整体的介绍，还有对液压动力元件中液压泵作了初步的了解后，接着讲道本文的重点知识叶片泵，以及叶片泵的概念、分类和工作原理，最后就讲到了叶片泵中的限压式变量叶片泵的流量、偏心距和压力的具体关系。 关键词：限压式变量叶片泵；流量；压力；偏心距
目录 第一章绪论 (1) 1.1 液压动力元件概述 (1) 1.2 液压泵的概述 (1) 1.3课题背景资料 (1) 1.4本文主要研究工作 (4) 第二章液压动力元件 (5) 2.1 动力元件概念 (5) 2.2 液压泵的概述 (5) 2.2.1 液压泵的工作原理及特点 (5) 2.2.2液压泵正常工作必备的条件是： (6) 2.3 液压泵的主要性能参数 (6) 2.3.1 工作压力和额定压力 (6) 2.3.2 排量和流量 (7) 2.4功率和效率 (7) 第三章叶片泵 (10) 3.1双作用叶片泵 (10) 3.1.1双作用叶片泵的工作原理 (10) 3.1.2双作用叶片泵的排量和流量 (10) 3.1.3双作用叶片泵的结构要点 (11) 3.1.4 高压双作用叶片泵的结构特点 (12) 3.1.5双联叶片泵 (13) 3.2 单作用叶片泵 (13) 3.2.1单作用叶片泵的工作原理 (13) 3.2.3单作用叶片泵的结构要点： (15) 3.2.4单作用变量叶片泵 (15) 3.2.5 单作用叶片泵和变量原理 (18) 第四章限压式变量叶片泵的工作原理 (24) 第五章结论 (28) 致谢 (30) 参考文献 (31)
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
第三章流量测验 第一讲 流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量，单位m3/s。流量是反映水资源和江河、湖泊、水库等水量变化的基本资料，也是河流最重要的水文要素之一。流量测验的目的是取得天然河流以及水利工程调节控制后的各种径流资料。 河名地点 流域面积 （万Km2） 最大流量 Qmax （米3/秒） 最小流量 Qmin （米3/秒） 多年平均 流量Q （米3/秒） 密西西比河美国322 76500 3500 19100 长江湖北宜昌101 70600 2770 14000 伏尔加河苏联146 67000 1400 8000 多瑙河欧洲117 10000 780 6350 黄河河南花园口68．0 22000 145 1300 淮河安徽蚌埠12．1 26500 0 852 新安江浙江罗桐埠1．05 18000 10．7 370 永定河北京卢沟桥44 2450 0 28．2 由此可见，天然河流的流量大小悬殊，如我国北方河流旱季常有断流现象，受自然条件和其它因素的影响，使得江河的流量变化错综复杂。为了研究掌握江河流量变化的规律，为国民经济发展服务，必须积累不同地区、不同时间的流量资料。因此，要求在设立的水文站上，根据河流水情变化的特点，采用适当的测流方法进行流量测验。 一、流量测验方法的分类 目前，国内外采用的测流方法和手段很多，按测流的工作原理，可分为下列几种类型：1．流速面积法 常用的有流速仪测流法、浮标测流法、航空摄影测流法、遥感测流法、动船法、比降法等。 2．水力学法 包括量水建筑物测流和水工建筑测流。
3．化学法 化学法又称溶液法、稀释法、混合法等。 4．物理法 这类方法有超声波法、电磁法和光学法测流等。 5．直接法测流 容积法和重量法都是属于直接测量流量的方法，适用于流量极小的山涧小沟和实验室模型测流。 实际测流时，在保证资料精度和测验安全的前提下，根据具体情况，因时因地选用不同的测流方法。 二 、 流速分布和流量模型 研究流速脉动现象及流速分布的目的是为了掌握流速随时间和空间分布的规律。它对于进行流量测验具有重大的意义，由此合理布置测速点及控制测速历时等。 （一）流速脉动 水体在河槽中运动，受到许多因素影响，如河道断面形状、坡度、糙率、水深、弯道以及风、气压和潮汐等，使的天然河流中的水流大多呈紊流状态。从水力学知，紊流中水质点的流速，不论其大小、方向都是随时间不断变化着的，这种现象称为流速脉动现象。 水流中某一点的瞬时流速 v 是时间的函数，即 )(t f v =。 流速随时间不断变化着，但它的时段平均值是稳定的，这也是流速脉动的重要特性。即在足够长的时间T 内有一个固定的平均值，称为时段平均流速或时均流速 ，可用下式表示： ?=T vdt T v 0 1 于是任一点的瞬时流速为： v v v ?+= 式中： v 、 v ——分别为瞬时流速和时均流速，m/s ； v ? ——脉动流速，m/s 。 脉动流速随时间不断变化，时大时小，时正时负，在较长的时段中各瞬时的 v ?的代数 和趋近于零。 用流速脉动强度来表示流速脉动变化强弱的程度： () 2 min 2max 21v v v y -= 式中： y ——流速脉动强度； v ——测点的时均流速；
1. 过程控制系统分类： 按结构特点 反馈控制系统：根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据； 前馈控制系统：根据扰动量的大小进行工作，扰动时控制的依据； 前馈——反馈控制系统：开环前馈能针对主要扰动及时迅速的克服其对被控参数的影响；其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服； 按信号给定值分类 定制控制系统：系统被控量的给定值保持在规定值不变，或小范围附近不变； 程序控制系统：被控量的给定值按预定的时间程序变化工作； 随动控制系统：被控量的给定值随时间任意变化的控制系统； 2. 建模方法：机理分析法和试验法 4. 执行器（调节阀）由执行机构和调节机构两部分构成。执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器三类；气动执行器输入信号为0.02—0.1MPa；电动执行器输入信号为DC 4~20mA； 5. 什么叫气开式调节阀，什么叫气关式调节阀？怎样利用执行机构和调节机构来组成气开、气关式调节阀？ 执行器有气开、气关两种型式。所谓气开式，即当气动执行器输入压力p》0.02MPa时，阀门开始打开，也就是说有信号压力时阀开，无信号压力时阀关。对于气关式则反之，既有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。 正作用执行机构与正装调节机构组成气关式调节阀；正作用执行机构与反装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与正装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与反装调节机构组成气关式调节阀； 6. 何为调节阀的流量特性？何为理想流量特性和工作流量特性？在工程上是怎样来选择调节阀流量特性的？ 执行器的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即 q/qmax=f(l/L)；q/qmax--相对流量，即执行器某一开度流量与全流量之比；l/L--相对开度，即执行器某一开度行程与全开行程之比；流过执行器的流量不仅与阀的开度有关，同时还与阀前后的压差大小有关。 理想流量特性就是在阀前后压差为一定的情况下得到的流量特性； 工作流量特性即在实际工程使用中，调节阀两端的压力差不为常数时，调节阀的相对开度和相对流量的关系； 流量特性的选择原则：一个过程控制系统，在负荷变动情况下，为了使系统能保持预定的品质指标，则要求系统总放大系数在整个操作范围内保持不变，可以通过适当选择调节阀的特性来补偿被控过程的非线性，从而使系统总的放大系数保持不变。所以当过程特性为非线性时，应选用对数流量特性调节阀，否则就使用直线特性的调节阀。 7. 系统阶跃响应性能指标： 余差C：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。 衰减率：衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。（φ=(B1-B2)/B1）（B1为超调量，B2为到第二个峰值时的超调量）； 最大偏差A：被控参数第一个波的峰值与给定值的差；σ= (y(tp)-y(∞))/ y(∞)*100%； 过渡过程时间ts：系统从受扰动作用时起，到被控参数进入新的稳定值5%的范围内所经历的时间，是衡量控制快速性的指标。
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。
开题报告 通信工程 网络流量应用层特征分析与提取 一、课题研究意义及现状 意义：随着P2P技术的发展，P2P流量已经占据了整个互联网流量的60~90%，逐渐成为其重要组成部分。P2P应用的不断增加，其抢占带宽的特点造成了网络带宽的巨大消耗，甚至引起网络拥塞，对其他应用的服务质量造成了威胁，损害了ISP的利益。另一方面，P2P环境下文件共享的方便和选路机制的快速，为网络病毒和不健康信息等也提供了更好的入侵机会。因此，实现P2P流量的准确识别对于有效管理网络和合理利用网络资源都具有重要意义。 现状：就目前国内外研究现状而言，主要可分为基于人工经验和基于机器学习的P2P流量识别方法。目前，基于人工经验的P2P流量识别方法主要可分为三类：第一类基于端口的识别方法，由于P2P技术采用端口跳跃、随机端口等方式来逃避检测，该方法对于大部分P2P应用已不再有效；第二类基于应用层数据的识别方法，通过提取应用层数据，分析其载荷所包含的协议特征值，来判断网络流量是否属于P2P，该方法准确性高，但可扩展性差且缺乏加密数据识别功能，同时也无法识别新出现的和未知的P2P应用；第三类基于流量特征的识别方法，该方法通过对传输层数据包进行分析并结合P2P网络所表现出来的流量特征，来识别P2P流量。研究采用基于应用层签名的识别方法, 分析和识别PPstream、PPlive、QQlive、UUsee 和SopCast 五个主流的P2P 流媒体应用平台中第三阶段media chunk数据传输部分的流量。基于应用层签名识别方法的关键是签名特征的提取。选择签名特征的原则是:在数据传输过程中必定会出现且具有稳定形态, 优先选择会重复出现的特征字符串, 同时考虑对识别精度和识别效率的影响,要求特征字符串长度应适中。目前获得应用层签名特征的方法主要有基于相关的开发文档和基于报文TRACE的数据分析这两种方法。目前主流P2P 流媒体平台的通信协议均为私有协议, 并不能获取相关的开发文档,无法采用基于开发文档的方法来获取签名特征。因此常采用基于报文TRACE 的数据分析方法来获得主流P2P流媒体平台的应用层签名特征。我们在这里采用的是etherpeek抓包工具用监听统计和捕获数据包两种方式进行网络分析。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题主要完成的工作：
流量特性 调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下： 等百分比特性 等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。 线性特性 线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。抛物线特性 流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。 从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。 线性。等百分比，快开流量特性： 线性一般用于液位控制，等百分比特性一般用于压力、温度控制，快开特性用于两位式控制，等百分比特性用得比较多。 调节阀的流量特性目前常用的是这三种：等百分比、线性和快开。选择阀的流量特性是基于这个回路的调节特性应为线性的比较好，所以我们通常选择等百分比特性的原因是实际流量特性是有歧变的，如果理想流量特性选等百分比特性，歧变后的实际流量特性就近似为线性的；选择线性特性的原因是一是阀门的尺寸比较小，将其制造成等百分比特性较难，所以一般小流量的调节阀都是线性的；二是有些控制回路对精确控制要求不严格，而对变化趋势比较敏感，例如液位调节，可以选用线性特性。快开特性在调节回路中应用较少，主要是用于工艺要求参数变化较快的场合。 线性：一次曲线。
流量计量名词术语及定义说明 一般术语 1 流量Flow rate 单位时间内流过管道横截面或明渠横断面(简称横截〔断〕面)的流体量。流体量以质量表示时称“质量流量”，流体量以体积表示时称“体积流量”。 2 平均流量(q- )Average flow rate 在测量时间内流量的平均值，也可称时均流量。 3 额定流量Rated flow rate 流量计在规定性能或最佳性能时的流量值，它可用最高或(和)最低限值表示。 4 管流Pipe flow Duct flow 流体充满管道的流动。 5 明渠流Open channel flow 液体在明渠中的流动。 6 定常流Steady flow
在被测横截〔断〕面上各流动要素(流速、压力等)，不随时间显著变化的流动。7 脉动流Pulsating flow 流过测量横截〔断〕面的流量以某一常数值为中心随时间有波动的流动。 8 多相流Multiphase flow 两种或两种以上不同相的流体一起流动。当只有两相流体一起流动时通常称为两相流。 9 临界流Critical flow 流体流经节流装置(例如喷嘴、文丘利管)喉部，下游与上游侧绝对压力比等于或小于临界值的流动。 10 雷诺数(Re) Reynolds'number 雷诺数表征了流体流动时惯性力与粘性力之比的无量纲数。 11 比热比(γ) Specific heat ratio 定压比热(cp)与定容比热(cV)的比值。一般是温度和压力的函数。 12 等熵指数(κ) Isentropic exponent 在等熵过程中，气体介质压力相对变化与密度相对变化的比值。 13 气体压缩系数(z) Gas compressibility factor 表示气体偏离理想气体性质的程度，一般是温度T和压力p的函数。 14 静压Static pressure 在流体中不受流速影响而测得的压力值。 15 动压Dynamic pressure 流体单位体积具有的动能其大小通常用－12 ρv2计算。 16 表压Gauge pressure
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
量身定制控制阀流量特性的设计 陈迎宪 龚飞鹰 （上海长成自控设备有限公司200433，上海） 摘 要 控制阀固有流量特性是制造商出厂时控制阀具有的流量特性，安装到现场后，由于阀两端压降与系统压降之比不为1，造成固有流量特性发生畸变，因此，控制系统开环增益不能保持恒定，使控制系统稳定性变差。为此，本文没有采用传统的控制阀流量特性选择方法，本文的设计方法按被控对象静态特性确定控制阀工作流量特性，然后，根据应用条件下的压降比，“量身定制”控制阀固有流量特性，这样的控制阀应用在实际条件时，其工作流量特性能够精确补偿被控过程的非线性，即使在压降比有改变时，仍可较好地补偿被控对象的非线性，因此，可有效改善控制系统稳定性。 关键词 控制阀流量特性 压降比 被控过程静态特性 控制系统稳定性 1 问题的提出 控制阀固有流量特性是控制阀制造商出厂时提供的流量特性。当控制阀安装在工业生产过程中，由于存在压降比s ，使固有流量特性发生畸变，流量特性上凸，造成闭环控制系统的稳定性等性能指标变差。 通常，只能根据所需工作流量特性，按经验法或根据压降比法选用合适的固有流量特性[1， 2]。 根据控制系统稳定运行准则，是否可根据被控生产过程的数学模型，确定其合适的控制阀工作流量特性，满足稳定性要求，提高控制系统的性能，例如，偏离度指标[3]。然后，根据所需控制阀工作流量特性和工况下的压降比设计控制阀的固有流量特性，以实现量身定制控制阀流量特性，满足应用要求。 本文根据控制阀工作流量特性、固有流量特性和压降比的函数关系，根据工作流量特性和压降比，设计控制阀固有流量特性，进行预畸，使工作流量特性满足应用要求。 当前，随着对控制精度的要求不断提高，对控制阀的流量特性也提出更高要求，本文讨论的方法对提高控制系统控制品质具有十分重要意义。为此，本文对“量身定制”工作流量特性进行研究，并据此设计控制阀固有流量特性。 2 工作流量特性的设计 控制阀安装在现场后，其固有流量特性畸变成为工作流量特性，设固有流量特性用q =f (l )表示，工作流量特性用q =g (l )表示。则考虑压降比s 后的工作流量特性可表示为： ) ()1()()(2 l f s s l f l g -+= （1） 式中，q 是相对流量，q =Q /Q max ；l 是相对行程，l =L /L max ；s 是压降比，s =控制阀全开时两端压降/系统压降。因此，它们都无工程单位，变化范围是0~1，下同。 图1显示控制阀工作状况固有流量特性的畸变。 可见，控制阀工作状况下固有流量特性发生变化，其特点如下： ● s =1表示管道压降为零，工作流量特性与固有流量特性相同；即系统压降全部降落在控制阀两端时，工作流量特性不发生畸变。 ● 随s 的减小，管道压降增加，控制阀两端压降减小，使控制阀全开时的最大流量下降，实际可调比下降。 图1 控制阀工作状况下流量特性的畸变 l l l q q q
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
工程中常用流量计的有关基础知识
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概述 测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表， 流量计是工业测量中重 要的仪表之一。随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求 越来越高，流量测量技术日新月异。为了适应各种用途，各种类型的流量 计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过 60 种。
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流量计分类 流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种，一是按流量计采 用的测量原理进行归纳分类：二是按流量计的结构原理进行分类。 1） 按测量原理分类 a. 力学原理： 属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、 转子式； 利用动量定理的冲量式、 可动管式； 利用牛顿第二定律的直接质量式； 利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡 原理的旋涡式、 涡街式； 利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、 槽式等等。 b. 电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应 变电阻式等。 c. 声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式、声学式(冲击波 式)等。 d. 热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量 热式等。 e. 光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。 f. 原子物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表。 g. 其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。 2） 按流量计结构原理分类 按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归 纳为以下几种类型：
a. 变面积式流量计 放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用 力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所 受流体的浮力)相平衡时，浮子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小 的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，因此该型流量计 称变面积式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。 b. 叶轮式流量计 叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中， 受流体流动的冲 击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是 水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般 机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低， 国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流 量计的准确度较高，一般误差为±0.2％~0.5％。 c. 差压式流量计 差压式流量计由一次装置和二次装置组成。一次装置称流量测量元 件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供 二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差 压信号，并将其转换为相应的流量进行显示。差压流量计的一次装置常为 节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、 电子式、组合式差压计配以流量显示仪表。差压计的差压敏感元件多为弹 性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装 置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流 量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟， 世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的 70％。 发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。 d. 电磁流量计 电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势， 而感应电动 势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。 其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。
调节阀介绍,等百分比特性,线性特性,抛物线特性 调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。本手册主要介绍电动调节阀和气动调节阀两种。 调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节并通常分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。 流通能力Cv是选择调节阀的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流径调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Cv表示，单位为t/h，液体的Cv值按下式计算。 根据流通能力Cv值大小查表，就可以确定调节阀的公称通径DN。 调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下： （1）等百分比特性（对数） 等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。 （2）线性特性（线性） 线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。
（3）抛物线特性 流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。 从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。
控制阀流量特性解析 控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量 特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定， 位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制 阀生产企业 要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制 阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单， 所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。 控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相 对行程之间的关系，数学表达式为 Q/Qmax = f （l/L ）, 式中:Q/Qmax —相对流量。指控制阀在某一开度时的流 量Q 与全开流量 Qmax 之比； l/L —相对行程。指控制阀在某一开度时的阀芯行 程l 与全开行 程L 之比 一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。 但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同 时，还会产 引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后 压差 不变，此时的流量特性称为理想流量特， 理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种 常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等 值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数 学表达式为Q/Qmax = R l/L-1） 。 性。使用单 且应用较少， 生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将 性。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+( R-1) I/L] 式中F—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。 常见的控制阀固有可调比有30、50两种 当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%-100%寸各流量值见表一 表一 由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化也大，调节作用灵敏有效。由于上述原因，在实际工况中多数场合优选等百分比流量特， 性。
仪表基础知识测试题 Ⅰ、判断题 1、调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。 2、启动活塞执行机构分比例式和两位式。 3、电动执行机构分为直行程，角行程两种形式，F201电动阀为角行程电动阀。 4、高压调节阀是适用于高压差调节的特殊阀门，最大公称压力为32MP，常见的机构有多级阀芯两种。 5、V型球阀又称V型切口球阀，阀芯为1/4球壳，开有V型缺口，流通能力比普通阀高2倍以上。 6自立式调节阀又称直接作用调节阀，他是一种不需要任何外加能源，并且把测量，调节，执行三种功能统一为一体。利用被调节对象的能量带动其动作的调节阀。 7石墨填料的工作温度为-200～600℃，四氟填料的工作温度为-40～250℃。 8、调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比，称为调节阀的可调比。 9、当阀两端压差保持恒定是，上述流量比称为理想可调比。 10、实际使用中，阀两端压差是变化的，这时的流量比称为实际可调比。 11、阀门理想可调比取决与阀芯结构。 12、阀门实际可调比取决于阀芯结构和配管状况。 13 、我国生产的直通单、双座调节阀，R值为30 。 14、被调节介质流过阀门的相对流量﹝Q/Qmax）。于阀门相对行程之间的关系称为调节阀的流量特性。 15 当阀两端压差保持恒定时，称为理想流量特性。 16 实际使用中，阀两端压差是变化的，这时的上述关系称为实际流量特性。 17 理想流量特性取决于阀芯结构。 18 实际流量特性取决于阀芯结构。 19 调节阀的几种流量特性：快开特性，对数特性，直线，等百分比，抛物线。 20 木活塞压力计的砝码丢失，不能用相同的另一台活塞式压力计的砝码来代替。 21 管道内的流体速度，一般情况下，在管道中心线处的流速最大，在管壁处的流速等于零。 22 当雷诺数小于2300时流体的运动就是相似的。 23 当充满管道的流体经节流装置时，流速将在缩口处发生局部收缩，从而时流速增加，静压力降低， 25 流体的密度与温度和压力有关，其中气体的密度随温度的升高而减小，随压力的增大而增大；液体的密度则主要随温度的升高而减小，而与压力的关系不大。 26 标准节流装置是在流体的层流型共况下工作的。 27 角接取压和法兰取压只是取压的方式不同，但标准孔板的本体结构是一样的。 28 安装椭圆齿轮流量计可以不需要直管段。 29 椭圆齿轮流量计的进出口差压增大，泄露量增大，流体介质的黏度增大，泄露量减小。 30 在测量范围内涡轮流量变送器的仪表常数，是在常温下用水标定的。 31 浮筒液面计测量液面时，为了保证浮筒在浮筒室内自由运动，因此浮筒液位计的垂直安装要求非常严格。 32 在用差压变送器测量液位的液面时，差压记得安装高度可以不作规定，只要维护方便就行。 33 当用热电偶测量温度时，若连接导线用的是补偿导线，就可以不考虑热电偶的冷端补偿。 34 铜热电阻的测温范围比铂热电阻测温范围宽。 35 体积流量仪表在测量能引起堵塞的介质流量时，必须进行定期清洗。