调节阀流量关系变形特性分析.pdf

第27卷第5期流体机械23

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3王永辉,邓跃文,赵宝仲等.AutoCAD12从入村B座403室

调节阀流量关系变形特性分析X

河北建筑科技学院杨纪伟

摘要以阻力计算为基础,建立了调节阀的流量调节方程、工作流量变形方程和固
有流量关系式。应用理想流量关系,对调节阀的工作流量特性进行了系统的分析。
关键词调节阀固有流量特性工作流量特性流量关系

调节阀作为流量控制系统中的执行器,在给部阻力应用传统的方法计算,这样对于一长度为
水工程、供热和空调工程,以及石油、化工和流体L的管段,管段两端的总水头差$H应满足:
2
机械等行业中,是常用的流量调节和控制执行部$H=(SV+SH)Q(m)(1)
件。哪里有管流,哪里就有阀门或调节阀。流量调式中Q——管路的体积流量,m3/s

控问题涉及到工农业生产、日常生活的方方面SH、SV——管道阻力模数和阀的阻力模
面。准确的流量控制,使系统能够安全、正常地运数
行,还可以节约大量的原材料,降低生产成本。调式(1)即为管路流动的基本方程,它是后面
节阀在实际应用中,因其安装在管路上,工作流分析工作的基础。

量特性偏离固有流量关系,使得调节阀的流量调式(1)中的SH、SV的表达式为:
节品质和特性变坏,这是人们非常关心的一个重1L
SH=2(K+2F)(2a)
要的问题。2gAd
FV
调节阀按照在管路中的安装方式,可分为串SV=2(2b)
2gA
联、并联和复合三种调节方式。其中串联调节是
式中L——管段长度,m
最常见的也是最基本的调节方式。本文以调节
,d——管的直径,m
阀的串联调节方式为研究对象,系统的分析调节A——管的横断面积,m2,A=Pd2/4
阀的固有流量特性和工作流量特性的变形问题。2F——管路上除阀门以外所有局阻元件
的局部阻力系数之和
1基本理论
FV——阀的局部阻力系数
为分析问题方便,现定义:阀相对开度h为
1.1调节阀流量调节方程式
阀的开度与其最大开度之比,即l/lmax;无量纲流
沿程阻力应用达西—威斯巴哈公式计算,局

X本文研究为煤炭优秀青年基金资助课题
收稿日期:1998—03—30
24流体机械1999年5月

量q为流量与最大流量之比,即Q/Qmax。1.3阻力模数比DV

当阀全开时,式(1)可表示为:DV为无量纲数,它反映了阀的局部阻力与
2
H=(SH+SVM)QMAX(3)管路阻力的对比关系,是这两个量的函数。DV值

这里SVM为阀全开时的阀阻力模数。当在调大,则阀阻力占的比例大,反之则占的比例小,对

节阀的流量调节范围内,管路内的流体流动处于于一般阀门,当阀全开时,DV最小。当管内流动

紊流的阻力平方区,由式(2a)得管阻模数SH为为紊流的阻力平方区时,DV仅是阀开度或相对

常数。由式(1)和式(3)可得无量纲流量关系式开度的函数。DV可作为分析阀调节特性和设计
为:阀阻力特性的一重要参数。

1+DVM当调节阀串联安装在管道上时,阀的安装流
q=F(h)=(4)
1+DV量特性将偏离其固有流量特性。阀的安装流量特
该式完整地描述了调节阀在串联管路中的性与其固有流量特性和管道的阻力特性有关,阻
流量特性,也称该式为调节阀流量调节方程式,
力模数比DV正是二者的综合反映。
式中DV为阻力模数比,DVM为阀全开的阻力模
数比,两者的定义式分别为:2固有流量关系
SVM
DVM=(5a)
SH
固有流量关系式
SV2.1
DV=(5b)
SH固有流量关系是指调节阀前后压差恒定时,
式(4)中函数关系q=F(h)表示其为阀的工作流过阀流量与阀开度之间的关系。对于式(1),当
量关系[1]。
SH=0时,固有流量关系为:
1.2四种理想流量关系2
H=SVQ(10)
分析调节阀的流量特性时,必须以流量关系
在式(10)中,当阀全开时,Q=Qmax,SV=
为基础,常见的理想流量关系有快开、直线、抛物
SVM,并有:
线和对数等四种。为了使流量关系式较为简洁,2
H=SVMQmax(11)
对抛物、直线和快开关系采用理想边界条件
:由式(10)和式(11)可得调节阀的固有流量
当时
h=0,q=0(6a)关系式:
当h=1时,q=1(6b)
SVM
对于对数关系因式不适用故采用下面的q=f(h)=(12)
,6(a),SV
半理想边界条件:SVM
SV=2