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直通单座调节阀柱塞式阀芯型线设计方法

研究了调节阀的结构特点,推导出调节阀相对收缩面积与旋流面积之比等于其相对流量系数。根据相似原理,假定具有相同固有流量特性的不同规格调节阀的相对循环面积随相对开度的变化是相似的,并给出了柱塞阀芯廓线的解析设计方法。根据该方法设计的阀芯截面的数值模拟流动特性与其固有流量特性之间的偏差,数值模拟流动特性与固有流量特性之间的偏差符合iec 60534≤2≤4的要求。可以看出,该设计方法减少了在调节阀芯线设计过程中通过流量试验反复修改阀芯轮廓的工作量,具有一定的推广价值。

根据调节阀的结构特点,设计出调节阀的阀芯形状,以表达调节阀的固有流动特性。传统的阀芯轮廓设计主要采用通过流量试验多次修改阀芯轮廓的方法来逼近理想的阀芯轮廓,设计工作量很大。现有的阀芯线分析设计方法不能很好地表达调节阀的结构特点。例如,文献[1≤3]认为调节阀前后的压差是恒定的。假设阀门流量阻力系数已被测量并保持不变,则调节阀的相对流量与相对流量面积成正比,但实际上,调节阀流量阻力系数随阀开度而变化。文献[4]利用文丘里管模型研究了调节阀的结构特性,并在分析中忽略了能量损失。文献设计的阀芯型线的实测流量特性与固有流量特性之间的偏差远远超出调节阀产品标准的允许范围。

我们采用孔板模型对调节阀的结构特性进行了研究。考虑到能量损失,调节阀的结构特性与固有流量特性有可靠的关联,从而使解析设计的阀芯剖面所给出的流量特性更接近于固有的流动特性。

通过试验总结如下:

(1)推导出调节阀相对收缩面积与旋流面积之比等于调节阀的相对流量系数。

(2)用验证的阀芯标定了具有自然流动特性的调节阀的相对流量面积与相对开度之间的关系,给出了具有相同自然流动特性的阀芯线的求解方程,计算得到的阀芯截面数值模拟流动特性与设计固有流量特性的偏差在0.43%~10.88%之间。该偏差不超过工业过程控制阀IEC 60534/2/4标准要求的10%-18.45%的偏差范围。

销售:王云龙

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