文档介绍：文章编号:1002-5855(2010)04-0005-03 作者简介:张双德(1979-),男(汉),甘肃靖远人,硕士研究生。直通单座调节阀阀芯形面优化设计张双德 1,张希恒 1,赵卿 2 (11兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050;21甘肃土木工程科学研究院,甘肃兰州730020) 摘要通过理论分析直通单座调节阀的流量与阀座处流通面积的关系,导出了流通面积和阀芯直径的近似计算式。通过改变阀芯在不同开度下的直径,优化阀芯外轮廓形面,使直通单座调节阀的设计流量特性与实际流量特性趋向一致,减小调节误差。关键词调节阀;阀芯形面;流量特性;优化设计中图分类号:TH134 文献标识码:A Throughsingle-seatcontrolvalvediscshapeoptimization ZHANGShuang-de 1,ZHANGX-iheng 1,ZHAOQing 2 (11LanzhouUniversityofTechnologyInstituteofPetrochemicalTechnology,Lanzhou730050,China; 21GansuResearchInstituteofCivilEngineering,Lanzhou730020,China) Abstract:Inthispaper,theoreticalanalysisthroughsingle-seatandseatflowcontrolvalveflowareaat therelationshipbetweentheflowareaandvalvecorearederivedapproximatediametercalculationfor- ,optimizingthedisc-shapedoutercon- toursurface,sothatthroughthedesignofsingle-seatcontrolvalveflowcharacteristicsofconvergence withtheactualflowcharacteristics,reducingtheadjustmenterror. Keywords:controlvalve;discshape;flowcharacteristics;optimaldesign 1概述在现代化工厂的自动控制中,调节阀起着十分重要的作用。调节阀的设计取决于流动的液体或气体的正确分配和控制,这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是容器加料,都需要调节阀来完成。直通单座调节阀是利用阀座与不同开度下阀芯之间的流通面积的改变调节工业系统的流量和压差等控制参数,而流通面积取决于调节阀阀芯的外轮廓形面,本文通过理论分析直通单座调节阀的流量与阀座处流通面积的关系,导出了流通面积和阀芯直径的近似计算式。通过改变阀芯在不同开度下的直径,优化设计阀芯外轮廓形面,使直通单座调节阀的设计流量特性与实际流量特性趋向一致,减小调节误差,增强调节阀的可调性和灵敏度。 2阀芯形面设计 211流通面积调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。当流体通过调节阀时,由于阀芯和阀座所造成的流通面积的局部缩小,形成局部阻力,节流原理与孔板类似。在直径为d的管道中,接入一个调节阀,设阀的节流处等效直径为d o,根据阀前后压差公式可得不可压缩流体流量公式,即 Q=5109 A rN $pQ (1) 式中 N)))阻力系数 N=1- d o 4 d 4=1- A r 2 A 2 Q)))流体体积流量,m 3/h $p)))调节阀的压差($p=100),kPa Q)))流体密度,g/cm 3 A r)))调节阀流通面积,cm 2 A)))调节阀接管横截面积,cm 2 d)))调节阀阀座直径,cm 令K v=5109 A rN =Q Q $p (2) 式中 K v)))流量系数由式(1)得) 5 ) 2010年第4期阀门 Q=K v $pQ (3) 则调节阀流通面积为 A r= K v 5109 2+ K v 2 A 2 (4) 212阀芯直径直通单座调节阀的流通面积如图1所示,图中阴影部分是流体的过流通道。流通截面积的底线周长是阀座的内边周长,顶线是对应阀行程的阀芯圆周长的圆锥侧表面,则圆锥侧表面宽度m和调节阀阀芯直径<为图1调节阀流通面积 m= d- (d 2-11273A rcosH) 2cosH (5) <=d-2mcosH (6) 式中 m)))圆锥侧表面宽度,cm H)))图1中所示的夹角,(b) <)))阀芯直径,cm 213阀芯形面直通单座调节阀调节特性接近于等百分比,其流量特性的数学表达式为 Q i Q