电动调节阀流向选择

    电动调节阀由于介质流动方向的改变,一是使得阀前后压力P1、P2对换,不平衡力作用方向或大小改变;二是介质对阀志的绕流方向改变,使流动轨迹发生变化,对液体的阻力不同。这此变化对阀的工作性能有什么影响呢?反过来,又怎样根据工作情况来的流向呢?
    (1)流向对工作性能的影响
    ①Ft作用方向改变对工作性能的影响 对阀杆直径dS阀座口径dg。的调节阀,不同流向,可引起Ft作用方向的改变,它将带来如下影响。
    a.电动调节阀对稳定性的影响:前面已经分析了,“—Ft”时阀稳定,“+Ft”时稳定性差。

    b.对阀芯密封性能的影响:“-Ft”时,阀芯密封力FO=F-Ft,“+F”时,不平衡力本身是将阀芯压闭的,从而增加了密封比压。可见前者密封力小,密封性能差;后者密封力大,密封性能好。
    c.对许用压力、许用压差的影响:由于流向的改变,使阀杆端压力为P1或P2,前者不平衡力比后者小,使许用压力、许用压差改变,P1在阀杆端比 P2在阀杆端[△p]大(dS< dg时)。在同样阀芯装配上,流闭型的许用压力、许用压差较流开型大(dS≤ dg,因其输出力大)。
    ②体阻力改变对工作性能的影响 为说明这一问题,首先从流体力学上分析一下流体对不同绕流物的阻力情况。在表1-1中,飞机机翼是在风洞里试验的,风速为21Omile/h(lmile=1609.344m)。当圆头朝上时,阻力为1个单位;将机翼倒180°,使尖尾朝前,阻力则为前者的2倍。把前一情况模拟为流闭型,后一情况模拟为流开型,即可得到流闭型比流开型阻力小的结论。其主要原因在于大头朝前 时产生的涡流区远小于大头向后产生的涡流区,因此大头向前的阻力小于大头向后的阻力。现在回到调节阀中,因流闭型阻力比流开型小,故流闭型的流量系数比流开型大,一般可提高10%-15%左右。同时,也提高了阀的可调范围。由于电动调节阀一般调节阔的流量系数、流量特性是在流开型状态下由试验确定的,即流开型具有标准的流量系数和理想流量特性。因此,选用流闭型可得到比标准流量系数大10%~15%的流量系数。另一方面,因这一差别主要发生在大开度上,它可以补偿S值影响,就是说,流闭型大开度流量增加,适当地减小了特性曲线的畸变。

机翼阻力试验
模拟阀芯节流
试验条件
流动示意图
阻力单位
流向
阻力
风速:21Omile/h 从圆头向尖尾绕流
 1

流闭型
 
风速同上,从尖尾向圆头绕流
 2

流开型
 

    ③流动方向改变对使用寿命的影响 由于介质流动方向改变,因而介质对阀芯、阀座产生的冲刷和汽蚀发生了变化。对流开型,介质从阀芯尖的一头往大的一端流动,冲刷和汽蚀直接作用在密封面上,同时,介质一旦经过节流口后,流速突然减慢,相当于突然扩大,使压力急剧回升,因此,汽蚀作用较强,致使密封面很快被破坏。故流开型使用寿命短〔图1-2(a)〕。对流闭型,与上述情况相 反,汽蚀和冲刷主要作用在密封面下面。同时,介质需要流经阀座后才突然扩大使压力急剧回升。因此,在流经阀座通道过程中,相当于逐步扩大,压力恢复慢,减少了汽蚀的破坏。流出阀座后,匪力急剧回升,汽蚀加剧,但是它基本上不作用在阀芯阀座密封面上。故流闭型使用寿命长[图1-2(b)]。实践证明,在严重冲刷和汽蚀条件下,选用流闭型比流开型使用寿命长1/4-1/2以上,若长期在小开度上工作,可相差数倍。

流动方向改变对使用寿命的影响图
(a)流开型
流动方向改变对使用寿命的影响图
(b)流闭型

    ④不同流向对其工作性能的影响。
    a.电动调节阀对产生闪蒸的临界压差△PC的影响。由于流闭型阻力小,流开型阻力大,因此,在节流时前者阻力小,压力恢复大,即压力损失小,后者阻力大,压力损失大。如果让压力下降的最低点恰好等于该介质的饱和蒸气压PV值,此时在阀上的压降就恰好等于产生闪蒸的临界压差△pc(图15-19)。从图中可以可以明显地看出:流闭型△pc1小,流开型△pc2大,即流闭型比流开型易产生闪蒸。由计算△Pc=F2L(P1-Pv),可见其中FL反映了压力在节流口的恢复程度。查表知道:单座阀流闭型FL=0.8,流开型FL=0.9;角形阀流闭型FL=0.5~0.8,流开型FL=0.85~0.9。因此流闭型FL值小,故△pc小。

流动对△pc的影响
图1-3 流动对△pc的影响

    b.对“自洁”作用性能的影响。对角形调节阀,流闭型介质往下流动(侧进底出),有冲刷和“清洗”的作用,故“自洁”作用好;流开型,介质往上流动(底进侧出),介质中的易沉淀物易堆积在上容腔死区内,造成堵塞现象,故“自洁”作用差。这就是调节阀用于易堵塞场合时就选流闭型的原因所在。
    C.对阀杆密封性能的影响。当P2处于阀杆端时,阀杆密封性好,P1在阀杆端时,阀杆密封性较前者差,特别是在高压阀时更为突出。
 

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