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浅谈减压阀的设计原理.doc
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浅谈减压阀的设计原理.doc
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浅谈减压阀的分类及构造设计
Type AndStructure Design for New-Type Pressure Reducing Valve
Chen Zheng-li,Yang Ya-qing
摘 要:本文简要介绍了几种新型减压阀的构造设计。
减压阀是通过手动或电动调节,将进口压力降至需要的出口压力,并能在
进口压力及流量变动时,利用介质本身的能量,使出口压力自动保持某一相对
稳定值的阀门。
从流体力学的观点看,减压阀是依靠手动或电动机构的调节,使阀门局部
阻力变化的节流元件,通过改变阀座部位的节流面积,使介质质点的流速及动
能发生改变,造成不同的压降,从而到达并保持出口侧不同的压力。气体管路
系统中广泛使用气体减压阀把高压气体减压至所需低压,来满足系统的需要。
减压阀的两个根本功能。一是减压,即将进口压力降至某一个需要的出口
压力;二是稳压,即能在进口压力及流量变动时,利用本身介质能量保持出口
压力根本不变。两个根本功能缺一不可。而节流阀虽有减压功能,通过启闭件
的节流来实现,但是它没有稳压功能,进口压力及流量变动时,出口压力也随
之变化。这就是两者之间的最大区别。
一、减压阀的工作原理
减压阀的工作原理简而言之就是:A:减压;B:稳压。减压的原理是节流,
气体流经活门与活门座之间的缝隙时,压力减小,到达减压的目的。那么,压
力为什么会减小呢?可以从两个方面来说:
1.活门与活门座之间的缝隙相对而言面积较小,气体流经的流速较快。
这是根据连续方程式〔根据质量守恒定律:通过流管任意截面的气体质量流量
- .word.zl.
- .
都相等〕:
ρ1ν1A1=ρ2ν2A2
ρ—气体的密度
ν—气体的流速
A— 流管的截面
在气动装置中,气体的流速一般较低,远小于音速〔340m/s〕,且经过
压缩,一般认为是不可压缩流体。即 ρ1 =ρ2。
那么 V1A1=V2A2 当 A1>A2 时,ν2>ν1。
结论:流管的截面小,气体的流速就高。
在自然界,我们看到在山谷中或城市高楼间风速远比平地上大〔或穿堂
风〕
根据伯努利方程:
P /ρg+z+ν
2
/2g=常数
z—流体中任意一点的位置高度
P—该点上的压力
ρ—流体的密度
ν—该点上的流体的流速
g—重力加速度
将上式改为 P +ρg z+ρν
2
/2=常数
P—流体的压力能
ρg z—流体的位能
ρν
2
/2—流体的动能
这也称为能量守恒方程式。
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- .
对同一流体来而言:
P1 +ρg z1+ρν1
2
/2= P2 +ρg z2+ρν2
2
/2
在减压阀中,由于行程很短,忽略摩擦阻力和位置高度的影响,那么有:
P1 +ρν1
2
/2= P2 +ρν2
2
/2
结论:气体的流速高处压力低,流速低处压力高。
那么气体流经活门与活门座之间的缝隙时,流速增加,相应压力就减小。
2.当气体流经突然扩大或缩小的截面、弯头、阻碍物或阀门等处,由于
流速的大小和方向改变产生流体质点撞击和涡旋而引起能量损失。由于这
个区域是不稳定的,除区域质点撞击磨擦消耗能量外,流动时不断有新质
点进入该区域,也不断有质点被带走,这种质量交换过程中也要发生撞击
磨擦等而消耗能量。
流动状态复杂,有湍流,有旋涡,很难进展理论计算,一般都依靠实验测
得各类系数。
综上所述,我们可以根本了解减压阀的减压原理。
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