节流阀流量特性曲线求解方法
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阀门流量特性曲线图及分类阀门的的流量特性,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。
流量特性是调节阀的一种重要技术指标和参数。
在调节阀应用过程中做出正确的选型具有非常重要的意义。
阀门流量特性可定义为:被控介质流过阀门的相对流量,与阀门的相对开(相对位移)间的关系称为调节阀的流量特性。
一般来说分为直线、等百分比(对数)、抛物线及快开四种!具体描述及优点如下:一,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。
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。
二,等百分比特性(对数)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。
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。
三,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。
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。
四,快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量,随着开度的增大,流量很快就能达到最大,此后再增加开度,流量变化很小,故被称为快开特性。
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,球阀的流量特性在中启闭阶段为直线,在中间开度的时候为等百分比特性。
在一般情况下,球阀和蝶阀通常不被做调节之用,如果做调节用,也是在开度很小的情况下才起到调节作用,一般可以归为快开型,而真正作为调节用的大部分基本上是截止阀,把阀头加工成如抛物线形锥形、球形等,都会用不同的曲线特性,一般来说作为调节,基本上百分比的特性用的比较多。
节流阀的流量计算公式节流阀是一种常见的控制流量的装置,在许多工程和工业应用中都发挥着重要作用。
要理解节流阀的工作原理和性能,掌握其流量计算公式是关键。
先来说说节流阀是啥。
打个比方,咱家里的水龙头,拧大拧小能控制水流的大小,这节流阀就跟水龙头有点像,只不过它控制的可能不是水,而是各种液体或者气体的流量。
那节流阀的流量计算公式是咋来的呢?这就得从流体力学的一些基本原理说起。
咱们先得明白一个概念,叫“节流效应”。
简单来说,就是当流体通过一个狭窄通道的时候,压力会下降,速度会增加,流量也会相应发生变化。
节流阀的流量计算公式通常会涉及到一些参数,比如节流口的形状、大小,流体的压力、温度、密度等等。
常见的公式有好几种,比如薄壁小孔节流公式、短孔节流公式、细长孔节流公式。
咱拿薄壁小孔节流公式来说,它长这样:Q = Cq A √(2ΔP / ρ) 。
这里的 Q 就是流量啦,Cq 是流量系数,A 是节流口的面积,ΔP 是节流阀前后的压力差,ρ 是流体的密度。
给您讲讲我之前遇到的一个事儿。
有一次在工厂里,设备出了点问题,流量一直不稳定。
我们几个技术人员就围着那节流阀琢磨。
我拿着图纸,对照着上面的参数,一个一个去测量,计算。
那时候可紧张了,因为生产线上还等着这设备恢复正常运行呢。
我满头大汗,一边擦汗一边反复核算那些数据,就怕哪里出错。
最后发现是节流口有点堵塞,清理之后,再根据公式重新调整了参数,流量终于正常了,大家都松了一口气。
再说短孔节流公式和细长孔节流公式,它们适用的情况不太一样。
短孔节流公式在压力差较大的时候更适用,而细长孔节流公式则在液体黏度影响较大的时候用得多。
在实际应用中,要准确使用这些公式,可不能马虎。
得把各种因素都考虑周全,测量的数据也要精确,不然算出来的流量可就不准啦。
而且不同的流体特性也会对结果产生影响,比如黏性大的流体和黏性小的流体,那计算结果可能就差别不小。
总之,节流阀的流量计算公式虽然看起来有点复杂,但只要咱搞清楚原理,结合实际情况,认真测量和计算,就能让节流阀乖乖听话,为我们的生产和工程服务。
(3)节流口的堵塞。
节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等而局部堵塞,这就改变了原来节流口通流面积的大小,使流量发生变化,尤其是当开口较小时,这一影响更为突出,严重时会完全堵塞而出现断流现象。
因此节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素,尤其会影响流量阀的最小稳定流量。
一般节流口通流面积越大,节流通道越短和水力直径越大,越不容易堵塞,当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。
一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05l/min。
综上所述,为保证流量稳定,节流口的形式以薄壁小孔较为理想。
图5-29所示为几种常用的节流口形式。
图5-29(a)所示为针阀式节流口,它通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响较大,一般用于对性能要求不高的场合;图5-29(b)所示为偏心槽式节流口,其性能与针阀式节流口相同,但容易制造,其缺点是阀芯上的径向力不平衡,旋转阀芯时较费力,一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合;图5-29(c)所示为轴向三角槽式节流口,其结构简单,水力直径中等,可得到较小的稳定流量,且调节范围较大,但节流通道有一定的长度,油温变化对流量有一定的影响,目前被广泛应用,图5-29(d)所示为周向缝隙式节流口,沿阀芯周向开有一条宽度不等的狭槽,转动阀芯就可改变开口大小。
阀口做成薄刃形,通道短,水力直径大,不易堵塞,油温变化对流量影响小,因此其性能接近于薄壁小孔,适用于低压小流量场合;图5-29(e)所示为轴向缝隙式节流口,在阀孔的衬套上加工出图示薄壁阀口,阀芯作轴向移动即可改变开口大小,其性能与图5-29(d)所示节流口相似。
为保证流量稳定,节流口的形式以薄壁小孔较为理想。
图5-29典型节流口的结构形式图5-30节流元件的作用在液压传动系统中节流元件与溢流阀并联于液泵的出口,构成恒压油源,使泵出口的压力恒定。
如图5-30(a)所示,此时节流阀和溢流阀相当于两个并联的液阻,液压泵输出流量q p不变,流经节流阀进入液压缸的流量q1和流经溢流阀的流量δq的大小由节流阀和溢流阀液阻的相对大小来决定。
流量控制原理及节流口形式图5-28节流阀特性曲线一、流量控制原理及节流口形式节流阀节流口通常有三种基本形式:薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔,但无论节流口采用何种形式,通过节流口的流量q及其前后压力差Δp的关系均可用式(2-63)q=KAΔpm来表示,三种节流口的流量特性曲线如图5-28所示,由图可知:(1)压差对流量的影响。
节流阀两端压差Δp变化时,通过它的流量要发生变化,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。
(2)温度对流量的影响。
油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也会随之改变,对于薄壁小孔粘度对流量几乎没有影响,故油温变化时,流量基本不变。
(3)节流口的堵塞。
节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等而局部堵塞,这就改变了原来节流口通流面积的大小,使流量发生变化,尤其是当开口较小时,这一影响更为突出,严重时会完全堵塞而出现断流现象。
因此节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素,尤其会影响流量阀的最小稳定流量。
一般节流口通流面积越大,节流通道越短和水力直径越大,越不容易堵塞,当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。
一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。
综上所述,为保证流量稳定,节流口的形式以薄壁小孔较为理想。
图5-29所示为几种常用的节流口形式。
图5-29(a)所示为针阀式节流口,它通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响较大,一般用于对性能要求不高的场合;图5-29(b)所示为偏心槽式节流口,其性能与针阀式节流口相同,但容易制造,其缺点是阀芯上的径向力不平衡,旋转阀芯时较费力,一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合;图5-29(c)所示为轴向三角槽式节流口,其结构简单,水力直径中等,可得到较小的稳定流量,且调节范围较大,但节流通道有一定的长度,油温变化对流量有一定的影响,目前被广泛应用,图5-29(d)所示为周向缝隙式节流口,沿阀芯周向开有一条宽度不等的狭槽,转动阀芯就可改变开口大小。
节流阀流量计算公式
节流阀是一种机械装置,通常用于控制介质流量,常用于气体和液体的流量控制。
选择合适的节流阀流量计算公式非常重要,因为它可以影响节流阀的选择以及后续工作的稳定性和效率。
在选择节流阀之前,我们需要了解一些相关参数。
首先是流量Q,它通常以立方米/秒为单位表示。
其次是压力差ΔP,以帕斯卡(Pa)为单位表示。
最后是介质的密度ρ,通常以千克/立方米为单位。
一个流量计算公式是基于万斯公式的,即
Q=Cd*A*sqrt(2gΔP/ρ),其中Cd是圆孔流系数,A是流道面积,g是重力加速度。
该公式适用于液体和气体,并且可以用来计算整个流道或单个节流器的流量。
Cd是圆孔流系数,由流道几何形状和流体性质决定。
在节流阀的设计中,Cd通常是已知的,可以直接使用该值。
但是,在实际应用中,Cd通常是未知的,需要进行实验确定。
在实际应用中,我们可以使用标准流量计(或单位流量计)来测量流量。
例如,流量计可以放置在节流阀降压前和降压后,以确定压差ΔP。
同时,我们可以测量介质的密度ρ,并通过Cv(流数系数)将Cd转换为流数系数。
流数系数(Cv)是另一个流量计算公式中使用的参数,表示在压差ΔP下单位时间内的流量。
在实际应用中,节流阀通常选择Cv值相同的一组配合阀门。
综上所述,选择适当的节流阀流量计算公式是非常重要的。
通过了解相关参数和实验测量,我们可以选择正确的节流阀和调整其参数,以实现流量的精确控制。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
节流阀流量特性曲线求解方法
建立了节流阀整体有限元数字模型,分析了节流阀的流量特性,进行了不同开度下的流场网格划分及边界条件施加和求解,绘制了流量特性曲线,形成了关于节流阀流量特性求解的通常方法。
1、概述节流阀是通过改变节流截面积控制流体流量的阀门,其主要由阀体、阀盖、阀杆和阀瓣等零部件组成。
阀门的节流元件阀瓣多为圆锥流线型,通过改变阀门的节流面积达到调节流量和压力。
随着有限元软件的发展,为节流阀阀瓣节流面设计带来了更精确的方法,同时通过有限元求解对阀门不同开度下的流量进行整合分析得到节流阀流量特性曲线,从而可以直观的反应该阀门的流量调节性能,满足客户的使用要求。
2、流场分析应用Solidworks 软件对节流阀进行整体有限元数模建立,通过Solidworks Flowworks 对节流阀进行了不同开度下的流量测定。
2.1、数学模型
在Solidworks 软件中,应用拉伸和旋转等实体命令,建立实体模型,再应用装配模块对各零部件进行装配(2.2、网格划分
将建立的立体数学模型,导入到Solidworks Flowworks 模块中,对其进行流场网格划分,分别对节流阀阀瓣开启高度h 为4.5mm(2.3、边界条件加载边界条件是确定分析初始状态,设定内部流体为水,阀前设置流量为
3m3/h,温度为室温,试验压力为6kPa。
2.4、求解
应用Solidworks Flowworks 求解器对节流阀不同开度下的流场进行求解,从分析结构可以发现,当开度为4.5mm 时,阀瓣与阀座附近最大流速为。