1、會計(jì)學(xué)1張希恒老師閥門張希恒老師閥門(f mn)流體力學(xué)流體力學(xué)第一頁，共37頁。1 1、閥門的流體、閥門的流體(lit)(lit)計(jì)算原理計(jì)算原理2 2、閉路、閉路(b l)(b l)閥的壓力損失閥的壓力損失第1頁/共37頁第二頁，共37頁。1 1、閥門的流體計(jì)算原理、閥門的流體計(jì)算原理 水平水平(shupng)(shupng)管道內(nèi)的總壓頭耗費(fèi)管道內(nèi)的總壓頭耗費(fèi) fhTVHHHHH式中：H-總壓頭（m）； -消耗在速度上的壓頭損失（m）； -克服管道摩擦(mc)的壓頭損失（m）； -克服管道轉(zhuǎn)彎、管接頭、異徑管等處的壓力損失； -克服閥門局部阻力的壓頭損失（m）；VHTHhHfH第2頁/共

2、37頁第三頁，共37頁。流動有兩種狀態(tài) 層流：壓頭損失與管路中液體的平均流速(li s)成比例，當(dāng) 時，產(chǎn)生紊流。 DReKReDReKRe第3頁/共37頁第四頁，共37頁。圓形截面(jimin)管道 Re =1000DD動力粘度(zhn d)與運(yùn)動粘度(zhn d)關(guān)系 1020000第4頁/共37頁第五頁，共37頁。閥門(f mn)的壓頭損失 2= v+BvfHA 介質(zhì)的流動(lidng)呈紊流狀態(tài)： 2= vtHB 實(shí)際(shj)壓差： x=1.62.4 x= vtHB第5頁/共37頁第六頁，共37頁。流速(li s) NvAqv0036. 0密度(md) NmAqv6 . 3cTcKR

3、TKp01. 0式中：T在給定條件下，氣體的理論密度（g/mm3），或； Kc壓縮系數(shù)，考慮實(shí)際密度與理論密度（按理想氣體計(jì)算）間的誤差，幾種氣體的Kc值按圖3-1圖3-10選取(xunq)； T熱力學(xué)溫度（K），T=273+t； R氣體常數(shù)（kgm/kgK），R=848/M； M相對分子質(zhì)量； p絕對壓力（MPa）。第6頁/共37頁第七頁，共37頁。壓頭與壓力關(guān)系 水： 其他(qt)液體：100Hp 100Hp 100Hp管道(gundo)壓力fhTVppppp第7頁/共37頁第八頁，共37頁。消耗在速度(sd)上的壓力損失： 1022gvpV克服管道(gundo)摩擦的壓力損失 ： 克服管

4、道轉(zhuǎn)彎(zhun wn)、連接件、彎管及異徑管等阻力的壓力損失 ： 克服閉路閥或調(diào)節(jié)閥局部阻力的壓力損失 ： 1022gvDLfpT1022gvphh2f102fvpg第8頁/共37頁第九頁，共37頁。102102)1 (22gvgvDLfpfh 由此可見，在已知總壓頭的情況下，管道內(nèi)介質(zhì)的流速及流經(jīng)管道的介質(zhì)流量，將根據(jù)管道和安裝在管道上的閥門的阻力而有所不同。 在管道閥門系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)總壓頭恒定時，閥門阻力的變化會改變介質(zhì)的流量，而流量的改變卻改變不了壓頭損失的總和，當(dāng)重新(chngxn)進(jìn)行穩(wěn)定流速時，壓頭損失的總和仍舊不變。f值對流速變化的影響取決于管道系統(tǒng)的總阻力。第9頁/共37頁第十頁

5、，共37頁。閥門(f mn)壓差1022gvpff考慮到介質(zhì)的可壓縮性對壓頭損失的影響，對于氣態(tài)介質(zhì)，引入系數(shù)；考慮到粘性介質(zhì)對壓力降p的影響，對于氣態(tài)介質(zhì)，引入系數(shù)p。閥門(f mn)壓差通用公式1022gvpp第10頁/共37頁第十一頁，共37頁。流阻系數(shù) 已知開啟(kiq)截面積AS（mm2）及閥門在給定開啟(kiq)高度AS/AN下的總流量系數(shù)KV 2)(SVNAKA 已知許用通過(tnggu)能力KV 2)0504. 0(VNKA第11頁/共37頁第十二頁，共37頁。2 2、閉路、閉路(b l)(b l)閥的壓力損失閥的壓力損失 不可壓縮的液體介質(zhì)不可壓縮的液體介質(zhì) 1022gp可壓

6、縮的液體(yt)介質(zhì) 121102pgp 值取決于氣體的膨脹(png zhng)比，也取決于壓力比值 111121ppppppp第12頁/共37頁第十三頁，共37頁。不同壓差下可壓縮的液體介質(zhì)(jizh)壓力降 第一壓力降的第范圍： 9 . 012pp11 . 0pp 第二(d r)壓力降的第范圍： 第三(d sn)壓力降的第范圍： 210.50.9pp110.50.1ppp 5 . 012pp15 . 0pp 第13頁/共37頁第十四頁，共37頁。第一(dy)壓力降的第范圍： 11 . 0pp 2max110.1102Pg最大流速(li s)： 11111max444. 0100020pgp

7、流速小于最大流速，按不可壓縮流體(lit)計(jì)算： max第14頁/共37頁第十五頁，共37頁。第二壓力降的第范圍： 氣體流過閥瓣后的膨脹現(xiàn)象對氣體的流動影響(yngxing)較大 110.50.1ppp 臨界壓力 比達(dá)到(d do)最大，流速最大； 噴嘴(pnzu)臨界壓力比21=pZp2Z=)11kkk第15頁/共37頁第十六頁，共37頁。空氣(kngq)和雙原子氣體（氧、氫、氮、一氧化、一氧化氮、氯化氫） k=1.4。，Z=0.53 絕熱指數(shù)與壓力(yl)比過熱(u r)蒸汽及三原子氣體，k=1.3，Z=0.55 從孔板（帶銳邊的孔）流出時，對于空氣Z值為0.04（從噴嘴流出時Z=0.52

8、8），對于過熱蒸汽Z值為0.13（從噴嘴流出時Z=0.546）。第16頁/共37頁第十七頁，共37頁。閥門(f mn)壓力比 帶空心(kng xn)窗形閥瓣調(diào)節(jié)閥的Z值應(yīng)近似于經(jīng)孔板流出的值。 對柱塞形閥瓣調(diào)節(jié)閥的Z值（當(dāng)調(diào)節(jié)閥的開度很小時）則應(yīng)近似于從噴嘴流出的Z值。 空氣安全閥采用Z=0.30.4。 閉路閥，氣體的等熵指數(shù)k=1.21.6。 節(jié)流閥，柱形閥瓣調(diào)節(jié)閥中，當(dāng)閥門開度大時，臨界壓力比接近于理論值，即Z=0.5。 第17頁/共37頁第十八頁，共37頁。第二范圍(fnwi)閥門壓力降10221gp理想氣體(l xin q t)形成的流速的伯努利方程 22112212121212ppk

9、kHHkgkg氣體(qt)從噴嘴流出時，21HH 1=0122212P=112pkkkkg第18頁/共37頁第十九頁，共37頁。出口(ch ku)流速2211212ppkkg21211121100120pppkkg多變過程(guchng)12kk12=ppkkppkkg1121121100120第19頁/共37頁第二十頁，共37頁。流量(liling)計(jì)算11226 . 36 . 3NcmAAqkpp12112212211111112003.63.61kkkmCNqAppkgpAAkpp第20頁/共37頁第二十一頁，共37頁。壓縮系數(shù)1122NcAA22cNAA1221122111kkkppk

10、pppkpp根據(jù)(gnj)阿洛諾維奇的數(shù)據(jù)：2111 0.46pp第21頁/共37頁第二十二頁，共37頁。k=1.4 壓差(y ch)計(jì)算 71. 11248. 1121215 . 3ppppppp688. 01012171. 11243. 1121ppppp21ppp第22頁/共37頁第二十三頁，共37頁。臨界(ln ji)流速851. 01012177. 11254. 1121ppppp21pppk=1.3RTL38. 3R=29.27，t=20 臨界(ln ji)流速C=313/Lm s第23頁/共37頁第二十四頁，共37頁。壓力降還未超出第 范圍時，管內(nèi)介質(zhì)(jizh)的最大流速 21

11、=pZp21pZP1211LLpppPZ210.5pZp10.5pP max2.11max16.84100p由 第24頁/共37頁第二十五頁，共37頁。第二范圍的流速(li s)特點(diǎn) max1max第25頁/共37頁第二十六頁，共37頁。第三壓力降的范圍： 在閥座孔的開啟截面內(nèi)氣體的流速不會高于流速，閥前壓力的增加不會引起閥座孔狹窄截面處流速的增高，而且管道(gundo)內(nèi)介質(zhì)流速趨向穩(wěn)定，相當(dāng)于在阻力系數(shù)和給定氣體狀態(tài)下局部阻力所造成的臨界壓力比。15 . 0pp 流速(li s)特點(diǎn) 1max=第26頁/共37頁第二十七頁，共37頁。壓力降分析綜述： 流束的轉(zhuǎn)彎和流體流線變化所引起的阻力，

12、能使 和 值有某些變化。但是對于實(shí)際應(yīng)用來說，對于閥門的一般計(jì)算，上述(shngsh) 和 的計(jì)算式是完全適用的 maxmaxmaxmax第27頁/共37頁第二十八頁，共37頁。當(dāng) 值很小時， 和 的值很大，以致可以超過聲速。當(dāng)氣體和蒸汽(zhn q)從圓筒形噴嘴流出時，其流速比可能超過聲速，實(shí)際上，在管道中采用的介質(zhì)流速一般都比聲速低若干倍。所求得的和值還不是實(shí)際流速，而至在相應(yīng)的壓頭范圍內(nèi)的極限流速，因此，求得的 和 數(shù)據(jù)如果超過聲速。 maxmaxmaxmax第28頁/共37頁第二十九頁，共37頁。 所求得不是實(shí)際流速，而至在相應(yīng)的壓頭范圍內(nèi)的極限流速，因此，求得的 和 數(shù)據(jù)如果超過聲速

13、。而至在相應(yīng)的壓頭范圍內(nèi)的極限流速，因此，求得的 和 數(shù)據(jù)如果超過聲速，只說明在實(shí)際條件下，閥門的壓力降不很大（ ），可以不考慮氣體或蒸汽膨脹的影響(yngxing)，按非壓縮性介質(zhì)公式進(jìn)行計(jì)算。 maxmaxmaxmax11 . 0 pp 第29頁/共37頁第三十頁，共37頁。壓力降計(jì)算步驟 1）按已知介質(zhì)(jizh)的流量，計(jì)算流速 1(/ )v m s113.6VNqvA 2）計(jì)算極限(jxin)流速 和 max(/ )vm smax(/ )vm smaxmax(/ )=1.5(/ )vm svm smax1p1(/ )=0.444vm s第30頁/共37頁第三十一頁，共37頁。 3）將

14、 值與 和 值相比較(bjio)，確定 壓力范圍 maxv1vmaxv21pp 4）確定(qudng)閉路閥的壓力降 如果(rgu) ，則 即 1maxvv210.9pp10.1pp 21102vpg 第31頁/共37頁第三十二頁，共37頁。 如果(rgu) ，則 即 max1maxvvv210.530.9pp 110.10.5ppp K=1.41.431.7122211111100.688ppvpppK=1.3 1.541.7722211111100.851ppvppp 如果(rgu) ，則1maxvv1maxvv10.5Lpp第32頁/共37頁第三十三頁，共37頁。說明(shumng) 指數(shù) 的公式準(zhǔn)確地反映出理想氣體的絕熱過程(ju r u chn)，且符合下式范圍內(nèi)的實(shí)際氣體特性：PVCC:0.5LLPTPT 實(shí)際氣體，在臨界的高溫高壓下，在絕熱膨脹公