CAT型ZF32流量放大阀的设计与计算
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l 阀门的尺寸计算阀门的口径并不是依据工艺管线的尺寸来确定的,通过用比管径低一档的尺寸来选择阀门口径,是很不科学的。
阀门口径的计算实际是流通能力的计算,既保证阀门全开时能达到工艺要求的最大流量。
一般情况阀门的选择还应加上一个安全系数,最大流量应高于工艺要求的25%~60%。
阀门的口径计算是一个很复杂的过程,一般计算中引入一个重要的参数Cv值(国内一般用KV值Cv=1.17Kv)来简化计算。
根据计算得出的Cv值,从供货厂家的技术参数表中选择适当的阀门口径。
其中:Q为最大流量P1为进口压力P2位出口压力G为介质密度以上是理想情况下的公式,通常还需要考虑粘度系数及介质的压缩特性。
加入粘度补偿的计算公式如下:其中:Q为最大流量P1为进口压力P2为出口压力G为介质密度Φ为粘度系数对于牛顿型流体,粘度是剪切速度与剪切力的比例系数。
粘度系数的简约算法,可根据介质的雷诺数Re求得。
一般情况,当雷诺数Re>2300时,Ф取为1;当雷诺数Re<2300时,Ф有粘度校正曲线得出。
对于可压缩气体,可通过下式计算:△P>½△P时△P<½△P时其中:Q为最大流量P1位进口压力P2为出口压力G为介质密度T为华氏温度2、流量特性选择阀门的流量特性,就是介质通过阀门的相对流量和阀门相对开度的关系。
理想的流量特性主要有3种:快开特性、线性特性、等百分比特性(如图1)。
图一快开特性:一个小的开度就会使流量产生较大的变化。
一般用于开关球阀,主要起到限制冲击的功能,典型的应用是泵的出口。
作为调节使用时,在小开度的情况下,由于流量相对变化大,容易缩短阀门使用寿命。
线行特性:阀门开度直接对应流量百分比,在小开度时,流量相对变化大;在大开度时,流量相对变化小。
如果流量是与阀门两端压力损失无关的参数,这将是最理想的流量特性。
等百分比特性:阀门两端压损为常数时,阀门在单位变化行程内引起的流量变化与该点的流量成正比。
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。
阀门设计计算的主要内容阀门设计入门与精通209页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)。
当我们选定了控制阀的类型和特性之后,就可进一步决定它的尺寸。
流通能力是确定控制阀口径的重要依据,从工艺提供数据到算出流通能力,直到阀的口径确定,需经以下几个步骤:1、计算流量的确定根据现有的生产能力、设备负荷及介质状况来计算最大流量Qmax和最小流量Qmin 。
在计算C值时应按最大流量来考虑,最大流量考虑过多的余量时,使控制阀口径偏大;这不但造成经济上的浪费,而且更不利的是使控制阀经常工作在小开度,可调比减小,调节性能变坏,严重时甚至引起振荡,因而大大降低了阀的使用寿命。
在选择最大流量时,应根据对象负荷的变化及工艺设备的生产能力来合理确定。
对于调节质量高的场合,更应以现有的工艺条件来选择最大流量,但也要注意不能片面强调调节质量,以致当负荷变化以及当现有生产设备经过技改或扩建,当生产能力稍有提高,控制阀就不能适应,即需更换。
也就是说,应当兼顾当前与今后在一定的范围内扩大生产能力这两方面的因素,然后合理的确定最大计算流量。
2、计算压差的决定根据已选择控制阀的流量特性及系统特点选择S值,然后决定计算压差。
要使[url=]控制阀[/url]能起到调节作用,就必须在阀前后有一定的压差,阀上的压差占整个系统压差的比值越大,则调节流量特性的畸变就越小,调节性能就能得到保证,但是阀前后压差越大,即阀上的压力损失越大,所消耗的动力越多。
因此必须兼顾调节性能和动力消耗,合理地计算压差。
系统总压差是指系统中包括控制阀在内的与流量有关的动能损失,如弯头、管件、节流装置、工艺装置、手动阀门等局部阻力上的压力损失。
选择控制阀的计算压差主要是根据工艺管路、设备等组成系统的总压降大小及变化情况来选择,其步骤如下:ν选择系统的两个恒压点,把离控制阀前后最近且压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。
ν计算系统内各项局部阻力(除控制阀外)所引起的压力损失的总和ΣΔPF ,按最大流量分别进行计算,并求出它们的总和。
ν选取S值。
S值应为控制阀全开时阀上压差ΔPV和系统中压力损失总和(在最大流量时)之比,即S= ΔPV /(ΔPV+ΣΔPF )S值一般不希望小于0.3,通常选S=0.3~0.5。
第九篇阀门设计计算常用数据阀门是工业生产中常用的一种流体控制装置,广泛应用于石油、化工、制药、食品等行业。
在阀门的设计过程中,需要考虑一些常用的数据,以确保阀门的正常运行和安全可靠。
以下是阀门设计计算常用的数据:1.流量计算:在阀门的设计中,流量是一个重要的参数。
流量的大小决定了阀门的尺寸和选型。
常用的流量计算方法有流量系数法和流体动力学法。
流量系数法是通过阀门的流量系数和压差计算流量,而流体动力学法是通过流体的流速和流体的密度计算流量。
根据具体的工艺要求和阀门类型,选择合适的方法进行流量计算。
2.压降计算:阀门在工作过程中会引起压力损失,这是由于阀门中存在的阻力所导致的。
为了确保阀门的正常运行,需要对阀门的压降进行计算。
压降计算可以通过阀门的流量、流体的密度、阀门的流通面积和阀座开口面积等参数进行。
根据压降的大小,可以判断阀门的合适尺寸和选型。
3.密封性能计算:阀门的密封性能是阀门设计中一个重要的考虑因素。
在设计过程中,需要对阀门的密封性进行计算。
常用的密封性能计算方法有流体力学法和接触压力法。
流体力学法是通过流体的压力和流速计算密封性能,而接触压力法是通过接触面的压力和面积计算密封性能。
通过密封性能的计算,可以评估阀门的密封性能是否符合设计要求。
4.阀门材料的选择:在阀门设计中,阀门材料的选择是非常重要的。
阀门材料的选择应考虑到流体的性质、工作温度、工作压力和阀门的使用环境等因素。
常用的阀门材料包括铸铁、碳钢、不锈钢、铜合金等。
根据具体的使用要求,选择适合的阀门材料可以提高阀门的耐腐蚀性和耐磨性,确保阀门的正常运行。
5.阀门的开启和关闭时间计算:阀门的开启和关闭时间对于工艺的控制和安全性都非常重要。
在阀门设计中,需要计算阀门的开启和关闭时间。
开启和关闭时间的计算可以通过阀门的开启速度、流量和阀门的尺寸等参数进行。
根据工艺要求和操作要求,确定阀门的开启和关闭时间,以确保阀门的正常操作和安全性。
阀门流量计算⽅法阀门流量计算⽅法如何使⽤流量系数How to use Cv阀门流量系数(Cv)是表⽰阀门通过流体能⼒的数值。
Cv越⼤,在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。
Cv值1表⽰当通过压降为1 PSI时,阀门每分钟流过1加仑15o C的⽔。
Cv值350表⽰当通过压降为1 PSI时,阀门每分钟流过350加仑15o C的⽔。
Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI.公式1FORMULA 1流速:磅/⼩时(蒸汽或⽔)FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water)在此:Where:dp = 压降,单位:PSIdp = pressure drop in PSIF = 流速,单位:磅/⼩时F = flow rate in lbs./hr.= ⽐容积的平⽅根,单位:⽴⽅英尺/磅(阀门下游)= square root of a specific volume in ft3/lb.(downstream of valve)公式2FORMULA 2流速:加伦/分钟(⽔或其它液体)FLOW RATE GPM (Water or other liquids)在此:Where:dp = 压降,单位:PSIdp = pressure drop in PSISg = ⽐重Sg = specific gravityQ = 流速,单位:加伦/分钟Q = flow rate in GPM局限性LIMITATIONS上列公式在下列条件下⽆效:Above formulas are not valid under the following conditions:a.对于可压缩性流体,如果压降超过进⼝压⼒的⼀半。