在工程中,線性流量特性調(diào)節(jié)閥的優(yōu)點是單位行程的變化所引起的流量變化是不改變的,在解決供熱、空調(diào)系統(tǒng)中的水力失調(diào)、冷熱不均等問題上得到了廣泛的運用,F(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)閥一般為座閥,但現(xiàn)有的座閥會使管道內(nèi)流動阻力增大,造成能量損失較為嚴重。“十二五規(guī)劃”國家提出了明確的節(jié)能計劃,為了大力推廣國家提出的節(jié)能減排計劃筆者設(shè)想在蝶閥閥板上安裝能實現(xiàn)線性流量特性的配流板,使這種新型的蝶閥具有線性流量特性和結(jié)構(gòu)簡單,流動阻力小,流通能力大等優(yōu)點。
1 閥體的創(chuàng)新設(shè)計
閥門流量公式:
(1)
式中:Qs為設(shè)定流量,ΔP為閥門兩端的壓差,Kvs為流量系數(shù),θ為閥門開度,θmax為閥門最大開度。
當滿足式 時,閥的流量特性為線性。
閥門的流量能力與閥芯的通流面積有對應(yīng)的關(guān)系,即閥門的開度決定閥門的通流面積,為了獲得閥門的線性流量特性,希望設(shè)計的閥門的通流面積與開度呈線性關(guān)系,因此對閥芯進行合理機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是獲得線性流量特性的關(guān)鍵。根據(jù)以往積累的經(jīng)驗,設(shè)計對稱折板閥芯結(jié)構(gòu),如圖1所示。

圖1 對稱折板閥芯示意圖
其中通流面積的算法,采用面積投影的方法進行計算。其結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)包括:折板高度、折板寬度、折板相對位置(折板夾角始終保持直角)。其中折板的特殊位置使得折板相對位置與折板的寬度耦合,即此閥芯的結(jié)構(gòu)參數(shù)為2個:折板高度和折板寬度,閥門的通流面積取決于這2個參數(shù),通流面積的計算公式如下:
(2)
式中:A為通流面積;R為管道半徑;a為x坐標上某位置,隨閥門開度變化取不同值;L為折板寬度;H為折板高度;θ為閥門開度。
分別選取不同的折板高度和折板寬度計算通流面積與閥門開度的關(guān)系,找到合適的尺寸參數(shù),選取適當閥芯尺寸以實現(xiàn)閥門的線性流動特性,文中采用的管道取不同折板高度H和折板寬度L時,通流面積隨相對開度變化的曲線如圖2所示。

圖2 不同折板閥體的開度與通流面積的關(guān)系
對比每組的閥門開度與通流面積的關(guān)系數(shù)據(jù),選取最接近線性關(guān)系的參數(shù)作為折板的結(jié)構(gòu)尺寸,即選擇折板寬度為8mm,折板高度10mm。
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