低温阀门阀盖颈部长度的设计计算

第 1期 阀 门 一 1I一 摘要 用传热学原理分析低温阀门阀盖颈部温度 的变化 ，推导出颈部长度 L的计算公式。 主一调：慨疆闫 设计 j 7 l一前t 低温阀门输 送的介质 易燃、暑=II、蕾透性 强．在结构设计．选材和制造等方面都有与普通 阀 门不同的特殊要求。在低温工况下 ，随着介质 温度降低，填料的弹性和密封性下降，容易在填 料函处产生泄漏或结冰，影响阀门的安全操作。 为 了提高填料函的温度 ．改善填料的工作 性能，必须将低温阀门的阀盖设计成长颈结构， 以防止或减少体腔内的低温向填料函处扩散． 使填料在较高的温度下工作，提高填料的使用 性能和使用寿命。 2．均匀圆柱体的一维稳态热传导 图 I为均匀圆柱体的温度分布沿 X轴方 向的变化。由于横向温度梯度较小，所以任一截 面均为等温面，属一维传热同 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 图 1 均匀圆柱体的一维稳态热传导 为了确定圆柱体中的温度分布．研究微单 元的热平衡同题。在稳态条件下，从图1中x处 导入的热量 q 必须等于在x+Ax处导出的热 量 Qx+ 加上由 X和 x+Ax之间 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面对流带走 的热量Q。．平衡方程为 QI—Ck十 一Q = 0 (I) 根据傅里叶定律和牛顿定律 ，式 中 QI=--KA d TI。 ． Q⋯一x 乱+ Q ==hPAx(T—T∞) 将 Q⋯Q+ Q 代入式(1)得 一 x +x 舞 --h cT--T~ (2) 式中 K——材料的导热系数．它是温度的函 数，为计算方便视为常数 一 — — 温度梯度．与热传导方向相反 A——均匀圆柱体的截面积 ， 一 { 。，m P——均匀圆柱体的周长 ，P— D．m T ——均匀圆柱体周围介质的温度 ，K 用 Ax除式(2)得 ! 一 一 ：。 当 △x一0时取极限得微分方程 d2T一面4h(T—T )一O 令 m j ，忙 T—Tm．代入上式得 窭一m：e=o，该方程的通解为 0：C1e + e⋯ (3) 为了求式(3)中的系数 C 、C。需要两个边 界条件。下面考虑四组边界条件： a．很长的圆柱体 维普资讯 http://www.cqvip.com ????? www.bzfxw.com ???? 2 阀 门 l 992妊 x— co _I= U b．已知 x—L处的温度 x= 0 0= 0n x— L b= nL c．圆柱端部绝热 x= 0 0= ： L 一 0 d、导向端部的热量等于端部的对漉换热量 x= 0 日= 0n x-- L — K ：dO = h0 在四组边界条件里，第一千条件都相同， 即圆柱体根部温度都等于与之相连的物体的表 面温度。第二个条件取决于 x：L(端部)处的条 件。由四组边界条件得出的结果分别为： a组边界条件 ： T-- T~ 一e⋯ (4) = 一。 ¨ b组边界条件 善一T =(等一 -- e ⋯ 00 0一T 、。。 一e (51 c组边界条件 告一 l+e2-LT--T (6) 。。 0 ⋯ d组边界条件 旦一—T--—T~ 。0 To—T ：竺 二 ! 二 (7) cc~hmL+ ( )sinhmL 式(4)～(7)反映了不同条件下均匀圆柱体 的温度分布。以此可以求出任一截面的温度T (x)，并可 求出通过任一截面导入或导出的 热量 q(x) q(x)= --KA d 五 T (8) 对整个圆柱表面积分 叉可求出对流换热量 q q = l hIT(x)一T ]ds={hods (9) 式( )～(9)是分析均匀圆柱体一维热传导 的基本公式。 3．阀盖颈部长度的计算公式 图 2是低温阀门阕盖颈部的基本结构。颈 部长度 L是指填料底部到上密封座上平面之间 的距离。根据前面对均匀圆柱体的讨论．如果忽 略阀杆带来的影响，图 2符合 a组或 c组边界 条件得出的结果。当填料几何尺寸比较小时．忽 略填料的影响，颈部温度分布为 = 一 图 2 低 温阀 fI网盖 颈酃 结构 1．填料函 2．阀杆 3晦盖颤帮 4．上密封痊 5．低温卉质 将 X=L，日一。L(T=T )代入上式并取 自然 对数得 一 √ To-- T． (10) 当填料的影响不宜忽略时，颈部温度分布 为 = 鲁 ]~ e2m(L -x}T--T o l+e 将 x=L，0 (T： )代入 上式，并 令 e y．得一元二次方程 y 一 28。Y+ oL= 0 解方程组得y ： 主 二I 取 y一 二 ，并用 y一。m 替换得 维普资讯 http://www.cqvip.com ????? www.bzfxw.com ???? 第 1期 阀 门 一 √ (To— )一 !!二!= ：二 ! 二 !! TL— T (11) 式(10)和式(【1)即为计算长颈阀盖颈部长 度的公式。 由式(101和式(11)可以看出，低温阈阔盖颈部 长度 L与材料的导热系数以及阀盖颈部表面的 散热状态有直接关系 表中给出低温条件下几 种金属材料的导热系数 (T)，对于新开发的低 温材料，有关系数应通过实验的方法求得。 表 几种金属材料在低温下的导热累截 (T)W／inK 温 度 K 台金名称 4 l 6 I10l 20l 40l g0lⅢ l 300 不锈钢 0．2l 0．4l 0·7l 2．0l 4．6l 8．0 1．q15．c 德银 0．7lI 3l 2．8l 7．4l13．q17．q18．中o．c 焊锝 +5．}z牛_+2牛牛十． (60 Sn+40 Pb) 武汉锅炉厂I~f'3分厂 吕召政 丁F)2 f牛 流量系数 c 是指调节阈在一定开度下，两 端压差为 0．1MPa，密度为 1的水，通过阀门的 流量。额定流量系数 是指阔处于全开状态 下的流量系数 Cv 反映了调节阀的固有流通能 力 ，是调节阀设计和选用的重要依据 调节阀的传统设计程序是首先根据介质参 数(流量 Q、压差 AP、密度 p等)按公式 c 一 1 17Q 1／ p，求 出实际所需额定流量 系数 c⋯ 然后按公式 cv ：0 一 5．04F一／ t． 求出最大流通面积 (式中 t为阻力系数)。 再根据流通特性 (线性，等百分 比特性等)确定 流通面积 F(F—f(L／L)，L为周向行程)，并求出 窗口形状。Cv 随结构形状的确定而固定了，不 会因为介质参数的变化而变化了 在实际使用中．因为介质参数的变化，或者 用户提供不准确，使得实际所需的额定流量系 数 c 与调节阀本身固有的额定流量系数 Cv 不一致。c 大于 Cv 时，调节阀流通能力不足， 不能使用 c 、于 Cv 时，调节阀流通 能力过 剩。调节范围缩小，调节特性不好 另一方面， 对同一压力级、同一规格的调节阀用户要求多 种不同的c ，由此必然导致结构多样化。这既 不利于管理．又不利于生产。 基于上述原因，调节阔的设计从传统的一 维调节 ，设计成二维调节。即一维调节通过改变 F⋯，以调节 Cv ，使 Cvn与 c 相一致；一维调节 是 Cv 调定下流量特性调节。此二维调节都可 在现场进行。 F1945A为改进型调节阀．结构型式为套筒 回转式，流量特性是线性特性 ．窗 口形状 为矩 形 ，数量为 2，晟大流通面积等于通道 口面积。 现场调试时．转动套在阀杆上的调节螺母．使 阀瓣窗 1：3相对阔座窗1：3作轴向移动(图 1，从 H —h．此 时阀瓣不 会转 动)．最 大流通 面积 从 维普资讯 http://www.cqvip.com ????? www.bzfxw.com ???? 阀 门 1992拒 F 一F ，额定流量系数从 cu—c ，锁紧调节 螺母 。流量特性的调节，通过联在阀杆上的电 动执行器带动阀杆作 回转运动，从而带动阀瓣 相对阀座作 回转运动(图 2，从 L—z，此时阀瓣 不会轴向移动)。图 3为 F1945A流通特性 。 图 1 Cvn调节 1 阀体 2．阀座 3．闷套 4 阀杆 图2 c 调定下Cv调节 图 3 改型后流量特性 改型后的调节阀使用、选用方便 ，具有更 广泛的适用性和良好的调节特性。 庆祝 阀门创刊二十周年 安秀扬 上接 d1页 笔者曾按艾克逊公司的要求 ，用同一口径 后者阀杆螺纹发生典型的拉伸、缩颈现象后断 阀门，一块闸板的 T形槽角做成锐角 ，另一块 裂。 闸板的槽角加工成半圆形角，做了对比试验。结 苏州高中压阀门厂 徐乃明 果是前者T形槽内角应力集中，呈图 1断裂状 ， 节译 自日本《配管技术》1991．3 维普资讯 http://www.cqvip.com ????? www.bzfxw.com ????