闸阀基础知识与设计计算
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闸阀设计与计算的基本内容一、设计输入即设计任务书。
应明确阀门的具体参数(公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等),使用的条件和要求(如室内或室外安装、启闭频率等)及相关执行的标准(产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等) 二、确定阀门的主体材料应根据设计输入的参数,经综合考虑后确定适用的阀门主体材料。
三、确定阀门承压件的制造工艺方法(铸造、锻造、焊接、铸焊……) 四、确定阀门总体结构型式(即方案设计),为便于讲解,本节内容按明杆,楔式,蝶型开口阀盖,代中法兰,填料压紧的结构设计。
五、确定阀门的结构长度和连接尺寸 六、确定阀体阀座处的流通通道尺寸 七、闸阀的设计与计算此部份很关键,属于技术设计范畴,应边计算边绘制总图。
1.承压件壁厚的计算2.密封副的总作用力和比压的计算3.阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定 4.阀杆的强度计算 5.闸板的强度计算 6.中法兰的强度计算 7.阀盖的强度计算 8.支架的强度计算 9.阀杆螺母的强度计算 10.填料压盖的强度计算 11.活节螺栓的强度计算 12.销轴的强度计算13.选配电动或气动传动装置及确定手动传动手轮的直径 14.阀门流量系数的计算 7.1 承压件壁厚的计算承压件壁厚的确定方法有以下三种,即查表法,插入法和计算法。
7.1.1 查表法若设计输入明确规定了是标准阀门,并且其参数在相应标准规定范围内时,可按指定的相应标准规定的值查出。
7.1.2 插入法此种情况,适用于设计输入的参数与标准内容的规定值不一致的情况下,亦即不能按设计输入的参数值在标准中直接查出此时,可按下述方法进行插入计算:()N N1m m1m2m1N2N1P P t t t t P P -=+--式中:t m :需计算和确定的承压件壁厚 t m1:查P N1时的壁厚 t m2:查P N2时的壁厚 P N1:公称压力的小值P N2:公称压力的大值7.1.3 计算法:1、计算壁厚的原则1)对脆性材料和塑性材料,其适用的公式不同2)对薄壁容器和厚壁容器,其适用的公式也不同,一般以计算处的外径(D )和内径(d )之比来区分:当D /d ≤1.2时,为薄壁容器 D /d >1.2时,为厚壁容器3)计算时,应以承压件最大内腔尺寸为依据,一般以阀门通道内径为基准计算 4)承压件形状不同,应按不同的公式进行计算 5)阀体与阀盖的壁厚可取同一值。
闸阀基础知识与设计计算目录1. 闸阀基础知识 (3)1.1 闸阀的定义与类型 (3)1.1.1 传统闸阀 (4)1.1.2 电动或电磁控制闸阀 (5)1.1.3 球形闸阀 (6)1.2 闸阀的工作原理 (7)1.3 闸阀的结构特点 (8)1.3.1 闸板及其运动方式 (9)1.3.2 阀门体和阀座 (11)1.3.3 阀杆和操作机构 (12)1.4 闸阀的安装与维护 (14)1.4.1 安装步骤 (15)1.4.2 维护要点 (16)2. 闸阀设计计算 (17)2.1 闸阀的流体力学计算 (18)2.1.1 流体阻力计算 (19)2.1.2 流体冲击动能计算 (20)2.2 闸阀的强度与稳定性计算 (22)2.2.1 材料选择与机械性能 (24)2.2.2 阀体与闸板的强度计算 (24)2.2.3 阀杆与操作机构的稳定性分析 (26)2.3 闸阀的 sealing (28)2.3.1 密封原理 (29)2.3.2 密封材料与密封圈的选择 (30)2.3.3 密封性能测试与评估 (31)3. 闸阀制造商与选择指南 (33)3.1 行业内闸阀制造商 (34)3.2 闸阀选择需要考虑的因素 (35)3.2.1 流体类型与系统工况 (37)3.2.2 压力等级与温度范围 (38)3.2.3 控制系统与自动化需求 (39)3.3 闸阀性能评估与验证 (40)4. 闸阀应用实例 (42)4.1 供水系统中的闸阀应用 (43)4.2 石油和天然气工业中的闸阀应用 (45)4.3 化工与制药行业的闸阀运用 (46)4.4 新能源与可再生能源系统中的闸阀应用 (47)5. 法规与标准 (49)5.1 闸阀的国际与国家标准 (50)5.2 闸阀的设计与施工规范 (51)5.3 闸阀的使用与维护规范 (52)6. 闸阀市场与发展趋势 (53)6.1 全球闸阀市场分析 (54)6.2 技术创新与市场驱动因素 (56)6.3 未来展望与行业发展趋势 (57)7. 参考资料与文献 (58)7.1 闸阀设计与应用相关的专业书籍 (59)7.2 行业标准与规范 (60)7.3 学术论文与技术报告 (61)1. 闸阀基础知识闸阀是一种常用的截断流体设备,广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业。
闸阀设计与计算的基本内容一、设计输入即设计任务书。
应明确阀门的具体参数(公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等),使用的条件和要求(如室内或室外安装、启闭频率等)及相关执行的标准(产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等) 二、确定阀门的主体材料应根据设计输入的参数,经综合考虑后确定适用的阀门主体材料。
三、确定阀门承压件的制造工艺方法(铸造、锻造、焊接、铸焊……) 四、确定阀门总体结构型式(即方案设计),为便于讲解,本节内容按明杆,楔式,蝶型开口阀盖,代中法兰,填料压紧的结构设计。
五、确定阀门的结构长度和连接尺寸 六、确定阀体阀座处的流通通道尺寸 七、闸阀的设计与计算此部份很关键,属于技术设计范畴,应边计算边绘制总图。
1.承压件壁厚的计算2.密封副的总作用力和比压的计算3.阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定 4.阀杆的强度计算 5.闸板的强度计算 6.中法兰的强度计算 7.阀盖的强度计算 8.支架的强度计算 9.阀杆螺母的强度计算 10.填料压盖的强度计算 11.活节螺栓的强度计算 12.销轴的强度计算13.选配电动或气动传动装置及确定手动传动手轮的直径 14.阀门流量系数的计算 7.1 承压件壁厚的计算承压件壁厚的确定方法有以下三种,即查表法,插入法和计算法。
7.1.1 查表法若设计输入明确规定了是标准阀门,并且其参数在相应标准规定范围内时,可按指定的相应标准规定的值查出。
7.1.2 插入法此种情况,适用于设计输入的参数与标准内容的规定值不一致的情况下,亦即不能按设计输入的参数值在标准中直接查出此时,可按下述方法进行插入计算:()N N1m m1m2m1N2N1P P t t t t P P -=+--式中:t m :需计算和确定的承压件壁厚 t m1:查P N1时的壁厚 t m2:查P N2时的壁厚 P N1:公称压力的小值P N2:公称压力的大值7.1.3 计算法:1、计算壁厚的原则1)对脆性材料和塑性材料,其适用的公式不同2)对薄壁容器和厚壁容器,其适用的公式也不同,一般以计算处的外径(D )和内径(d )之比来区分:当D /d ≤1.2时,为薄壁容器 D /d >1.2时,为厚壁容器3)计算时,应以承压件最大内腔尺寸为依据,一般以阀门通道内径为基准计算 4)承压件形状不同,应按不同的公式进行计算 5)阀体与阀盖的壁厚可取同一值。
目录一、设计基本参数 (2)1、型号 (2)2、执行标准 (2)3、阀门结构 (2)二、计算过程 (2)1、密封面比压的验算 (2)2、阀体最小壁厚计算 (3)①、查表法 (3)②、计算法 (3)3、闸板的计算 (3)4、阀杆得强度计算 (4)5、阀杆头部强度验算 (6)6、阀杆稳定性验算 (7)7、中法兰连接螺栓 (7)7。
1常温时强度验算 (7)7。
2中法兰连接螺栓初加温时强度验算 (9)7。
3中法兰连接螺栓高温时强度验算 (10)8、阀体(中法兰)强度验算 (11)9、阀盖的强度验算 (13)10、阀盖支架(T型加强筋) (14)11、手轮总扭矩及圆周力 (16)参考文献 (18)一、 设计基本参数:1、型 号:80Z40H —402、执行标准:阀门设计按照GB/T 12234-2007年的规定; 阀门法兰按照GB/T 9113.1—4的规定; 阀门结构长度按照GB/T 12221的规定; 阀门试验与检验按照GB/T 13927的规定;3、技术参数:①、公称尺寸DN:80 ②、公称压力PN :40 ③、适用温度范围:≤350℃ ④、介质化学性能:水、蒸汽、油品. 4、阀门结构:①、密封副结构:环状密封 ②、中法兰结构:凹凸面 ③、阀杆结构:明杆二、 计算过程: 1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式:-—-—---④ 式中:阀座密封面内径d= 80 mm ; 阀座密封面宽度bm= 10 mm; 2、出口端阀座密封面上的总作用力: 式中:作用在出口密封面上的介质静压力:2MJ Q =0.785(d+bm)P = 25446.90 N ;①)()(MPa bmbm d Q q MZ+=π)(N Q Q QMJ MF MZ+=密封面上达到必需比压时的作用力:MF MF Q =(d+bm)bmq π= 21205。
75 N ;②代入得:MZ Q = 21205。
75 N; 代入④得:q= 16。
阀门设计知识点归纳总结阀门作为工业设备中的重要组成部分,在控制流体流动、调节压力等方面具有重要作用。
本文将对阀门设计的一些关键知识点进行归纳总结,旨在帮助读者深入了解阀门设计的基本原理和重要考虑因素。
一、阀门的分类与结构1. 阀门的分类阀门按照工作原理可以分为截止阀、调节阀、安全阀、止回阀以及特殊用途阀门等。
而按照阀门的结构形式,又可分为直通阀、直角阀、旋塞阀、球阀等多种类型。
2. 阀门的结构阀门主要由阀体、阀盖、阀瓣、阀座、阀杆等部分组成。
其中,阀杆与阀瓣通过阀盖连接,并通过阀杆的升降来实现阀瓣的启闭。
二、阀门设计的基本原理1. 流体特性与流量计算在阀门设计中,首先要了解流体的特性,包括密度、黏度、压力、温度等参数。
同时,需要根据流体流量的要求,进行合理的流量计算,确保阀门具备足够的流量调节能力。
2. 压力损失与流阻计算阀门的启闭会引起一定的压力损失和流阻,因此在设计阀门时需要考虑其对系统压力的影响。
通过压力损失和流阻的计算,可以优化阀门的设计,减少能源浪费。
3. 防腐与密封设计由于阀门常在腐蚀性介质中工作,防腐是一个重要的设计考虑因素。
同时,阀门的密封性能对于保证系统的正常运行至关重要,因此必须进行密封设计,并采用适当的密封材料。
4. 阀门的疲劳与寿命预测阀门工作时会受到循环负荷的作用,因此需要进行疲劳与寿命预测。
通过对材料性能和设计寿命进行评估,可以选择合适的材料和结构,以延长阀门的使用寿命。
三、阀门设计中的重要考虑因素1. 工况要求阀门的设计应根据具体的工况要求,包括工作温度、压力等参数,以及介质的性质。
根据不同工况的要求,选择合适的阀门类型和材料。
2. 机械强度阀门在工作中需要承受一定的压力和扭矩,因此需要进行机械强度计算,确保阀门结构的稳定性和承载能力。
3. 操作与控制方式阀门的操作与控制方式有手动、电动、气动等多种形式。
在设计阀门时需要考虑操作方式的选择,并与控制系统相匹配,以实现准确的流量控制。
阀门设计计算的主要内容为便于在设计之前对各类阀门的计算内容有个概括了解和便于叙述,现将各类阀门的计算内容作一个大概介绍,对其具体的计算方法将在下面各章中分别加以叙述。
闸阀和截止阀对于闸阀和截止阀,在设计时,一般应进行下列内容的计算:阀体最小壁厚;密封面上的总作用力及计算比压;阀杆的强度核算;阀杆的稳定性校验;闸板或阀瓣的强度计算;中法兰连接螺栓强度校验;中法兰强度计算;阀盖和支架强度计算;阀杆螺母强度计算;阀门转矩及手轮直径的确定;其他主要零件的强度计算。
球阀设计球阀时,通常应进行下列内容的计算:阀体的最小壁厚;球体的最小直径计算;单向密封阀座密封比压的计算;双向密封阀座密封比压的计算;体腔中压力超过1.33倍额定压力时,自动泄压阀座的计算;阀座预紧力的计算;低压密封(气密封)时密封比压的计算;阀杆与球体连接部分挤压强度验算;球阀在最大压差时转矩的计算;阀杆强度的校验;阀座压缩弹簧的计算;中法兰厚度的计算;中法兰连接强度的校验;其他主要零件的计算。
旋塞阀设计旋塞阀时,通常应进行下列内容的计算:阀体最小壁厚;塞体的通道尺寸;塞体的外形尺寸;阀座的介质作用力及计算比压;全压差时,旋塞的最大启闭力矩;阀杆的强度校验;塞体的强度校验;弹性元件及其他主要零件的计算。
止回阀(1)旋启式止回阀及升降式止回阀根据设计时的给定条件,旋启式止回阀一般应进行下述内容的计算:阀体和阀盖最小壁厚的计算;密封面上总作用力及计算比压;中法兰强度计算;中法兰联接螺栓强度校验;阀瓣强度计算。
(2)对于排空止回阀还应计算:旁泄孔;止回阀开启高度,开启力及开启阻力。
蝶阀对于蝶阀一般进行下述内容的计算:压力升位;阀体最小壁厚的计算;阀瓣相对厚度的计算;密封面上密封比压的计算;蝶板上动水作用力及力距;蝶板上静水作用力及力矩;蝶阀的启闭转矩的计算;阀杆强度验算;蝶板的强度验算。
安全阀设计安全阀时,通常应进行下列内容的计算:阀体和阀盖最小壁厚的计算;密封面密封力及密封比压的计算;压缩弹簧的计算;中法兰强度计算;中法兰联接螺栓强度计算;安全阀喉径的确定;杠杆式安全阀阀瓣上的作用力与重锤力平衡方程式;安全阀排量的计算(液体介质、饱和蒸汽、过热蒸汽、气体介质)。
29/16”5000psi暗杆式平行闸板阀设计一、设计计算过程阀门的种类: 暗杆有导流孔式平行单闸板阀;公称通经: 3' /8}}=78mm;介质的工作压力: 10000 Psi=69 MPa;结构长度: 619 mm;与管道的连接方式: 法兰连接;阀门的操作方式: 手动;介质温度: -29~300 0C;介质的物理、化学性能:流体、腐蚀性、易燃易爆、毒性;1.阀座、闸板密封面设计计算:1.闸板2.阀座3.橡胶密封圈4.阀体5.波形弹簧图1. 阀座、闸板密封结构图1.1出口端密封计算:密封环内径: D N =78mm 设计给定 密封环厚度: b O =10mm 设计给定 密封面内径: D MN =79mm 设计给定 密封而宽度:b M =17.6mm 设计给定计算压力: P=69 Mpa 设计给定 密封面许用比压:[q]=80Mpa 设计给定 密封面上必需比压:q MF =b p)(3.5M + =6.17)695.3(+=17.28Mpa 1-1密封而上总作用力:Q MZ = Q MJ + Q MT 1-2密封面处介质作用力: Q MJ =4π)b D (O MN 2+× P 1-3=4π ×)1078(2+× 69=419666.5N波形弹簧弹性力: Q MT =3252.4N [1]则:Q MZ = Q MJ + Q MT =419666.5+3252.4=422918.9MPa密封面计比压:q=b b QMM)(D MNMZ+π =17.6)6.17(78422918.9⨯+π=79.18MPa结论:17.28<79.18<80即q MF < q <[q],故设计合格。
1.2入口端密封计算: 入口端密封面总作用力:,Q MZ = ,Q MJ + Q MT介质作用力: ,Q MJ =4π)b D (O MN 2+× P —4π*D MN 2×P]=4π)1078(2+× 69 —4π×782×69=89959.5N波形弹簧弹性力:Q MT =3252.4N则:,Q MZ = ,Q MJ + Q MT =89959.5+3252.4=93211.9N入口端计算比压:,q =b b QMM )(D MN MZ,+π=17.6)6.17(7893211.9⨯+π=17.45MPa结论:17.28<17.45<80即q MF < q<[q],故设计合格。