截止阀基础知识与设计计算共77页文档
截止阀设计计算说明
截止阀设计计算说明引言：截止阀是一种用于控制管道流体流量的装置，广泛应用于工业生产、建筑和民用水管道系统中。
设计合理的截止阀能够确保系统的正常运行，同时提高管道的可靠性和安全性。
本文将对截止阀的设计进行详细说明，并给出计算方法。
设计要求：在进行截止阀设计之前，我们需要明确以下设计要求：1. 阀内最大压力 P_max 和最小压力 P_min。
2.阀门的公称通径DN。
3.流体的工作温度T和密度ρ。
4. 适用的流量范围 Q_min～Q_max。
计算步骤：1. 首先，根据流量范围 Q_min～Q_max，确定截止阀的流量特性。
一般情况下，截止阀是调节阀的一种，可以分为等百分比和线性两种类型。
等百分比阀是指在截止阀开度为 n 时，流量占全开时流量的百分比保持不变。
线性阀则是指在截止阀开度为 n 时，流量占全开时流量的百分比与开度成正比。
选择合适的流量特性有利于系统流体的稳定控制。
2.根据流体的工作温度T和密度ρ，计算出流体在截止阀内的流速v。
流速可以通过下列公式计算：v=Q/(π*d^2/4)其中，Q是截止阀的流量，d是截止阀的通径。
3.计算截止阀的卡宾数计算。
卡宾数是流体流动特性的无量纲参数，表示了流体在节流过程中发生的压力损失情况。
卡宾数可以通过下列公式计算：C=ΔP/(0.5*ρ*v^2)其中，ΔP是截止阀两端的压力差。
4.根据截止阀的流量特性和卡宾数，选择合适的阀门结构。
截止阀的结构种类繁多，常见的有旋启式、活塞式、角阀式等。
不同结构的截止阀在流量控制和压力损失方面有不同的性能表现，需要根据实际情况进行选择。
5.计算截止阀的阻力系数K。
阻力系数是表示流体通过截止阀时发生的总压力损失的无量纲参数。
可以通过下列公式计算：K=0.033*(β/d)^4其中，β是截止阀开度，d是截止阀的通径。
6.根据截止阀的阻力系数K和流量Q，计算截止阀的压力损失ΔP。
根据下列公式计算：ΔP=K*(ρ*v^2)/27. 根据截止阀的最大压力 P_max 和最小压力 P_min，计算截止阀的耐压能力。
截止阀基础知识与设计计算
截止阀基础知识与设计计算截止阀（Gate Valve）是一种常用的流体控制阀门，广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业领域。
本文将介绍截止阀的基础知识和设计计算。
一、截止阀基础知识1.截止阀的原理和结构截止阀是通过旋转阀门来控制流体的流通。
其主要由阀体、阀盖、阀杆、阀座和阀瓣等组成。
当阀门关闭时，阀瓣与阀座紧密接触，阻断流体的流通；当阀门开启时，阀瓣与阀座分离，使流体得以流通。
2.截止阀的分类截止阀可分为平板式截止阀、单门式截止阀和双门式截止阀。
其中平板式截止阀适用于中小口径的管道，单门式截止阀适用于中大口径的管道，双门式截止阀适用于大口径的管道。
3.截止阀的优缺点截止阀的优点是结构简单、密封性好、流阻小，适用于高温高压条件下的流体控制；缺点是启闭力大、开启维护麻烦，对垂直管道中的流体流动有一定影响。
二、截止阀的设计计算1.阀门的大小选择选择阀门的大小，需要考虑流量系数和压力损失。
流量系数通过实际试验或根据流体的参数计算得出，可根据不同的应用领域选择相应的流量系数。
压力损失可以通过管道阻力计算公式进行估算。
2.阀门的材质选择根据工作介质的性质，选择合适的阀门材质。
常见的材质有碳钢、不锈钢、合金钢等。
对于特殊介质，还需要注意选择耐腐蚀材料。
3.阀门密封面设计阀瓣与阀座的密封面设计要保证良好的密封性，减小泄漏量。
常见的密封方式有金属对金属密封、金属对弹性材料密封和弹性材料密封。
4.阀门的操作力计算设计阀门的操作力是为了保证正常的开启和关闭操作。
操作力的计算应考虑阀门的结构参数以及对流体产生的作用力。
5.阀门的安装与维护阀门的安装应根据施工要求进行，注意阀门的定位和固定，防止阀门因震动而松动。
平时要注意阀门的维护保养，定期检查阀门的密封性和操作性。
总结：截止阀是一种常用的流体控制阀门，其基础知识包括原理结构、分类和优缺点等；设计计算包括阀门大小选择、阀门材质选择、密封面设计、操作力计算以及安装与维护等。
截止阀设计计算说明
截止阀设计计算书(J41H-64C-DN200)
编制:刘斌文
审核:王学敏
上海上冶阀门制造有限公司
目录
一、壳体最小壁厚验算 (1)
二、密封面上总作用力及比压 (1)
三、中法兰螺栓强度验算 (3)
四、阀体中法兰强度验算 (6)
五、阀杆强度验算 (1)
六、阀瓣强度验算 (1)
参考文献
2
v1.0 可编辑可修改
式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa ）
查表[б] =[б]t =137MPa Aa= 137=
（3）设计时给定的螺栓总截面积 Ab= nd min 2 = ×12×272= （4）比较：需要的螺栓总截面积Am=max （Aa ，Ap ） =5959 mm 2显然 Ab>Am 故：螺栓强度校核合格 四、中法兰厚度验算 t e ’= []22
11.35n Wbx
a bn
σ-
式中：t e ’—计算的法兰厚度（mm ） X —螺栓中心到法兰根部的距离（mm ） X=25(设计给定) [б1 ]—材料径向许用弯曲应力（MPa ）
[б1 ]=61MPa(查表3-3) a n —垫片压紧力作用中心长轴半径（mm ） a n=125mm(设计给定) b n —垫片压紧力作用中心短轴半径（mm ） b n=125mm(设计给定) Wb —螺栓综合力 据前页计算得出为816400N t e ’= 22
1.358164002561125125⨯⨯+ =
设计说明与计算过程
Aa=
Ab=
Am=5959 mm 2
t e ’ = t e =45mmn
结果
6。
截止阀计算书
目录
阀体壁厚验算 (2)
密封面上总作用力及计算比压 (3)
阀杆强度验算 (4)
阀杆头部强度验算 (6)
阀瓣强度验算 (7)
中法兰螺栓强度验算 (8)
阀盖强度验算 (9)
参考资料
1、GB/T12235-2007………………………………………………………截止阀标准
2、GB/T12221-2005……………………………………………………阀门结构长度
3、化学工业出版社…………………………………………………《机械设计手册》
4、机械工业出版社……………………………………………《实用阀门设计手册》
说明
1、以公称压力作为计算压力
2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整
数，以及裕度。
3、涉及的材料许用应力值按-29～425℃时选取
4、适用介质为水、油、气等介质
5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数
6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍
7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力。
截止阀基础知识
要点三
安全切断
石油化工生产中存在潜在的危险，如 火灾和爆炸等。为了确保生产过程的 安全，截止阀需要具有快速安全切断 的能力，以防止事故扩大。
截止阀在水电站中的应用
01
02
水泵控制
水流调节
水电站中，截止阀通常用于控制水泵 的工作。通过改变截止阀的开度，可 以调节水泵的流量和压力，以满足下 游用水需求的变化。
结构和组成
结构
截止阀主要由阀体、阀瓣、阀杆和传动装置等组成。
组成
截止阀的阀体通常采用铸铁、铸钢或不锈钢等材料制成，阀瓣与阀杆连接， 通过旋转阀杆来升降阀瓣。
种类和分类
种类
截止阀根据其工作原理和结构特 点，可分为直通式截止阀、角式 截止阀和直流式截止阀等。
分类
根据截止阀的密封材料和使用介 质的不同，可分为金属密封截止 阀、非金属密封截止阀和金属和 非金属混合密封截止阀等。
截止阀的绿色环保化
环保已成为全球的共识，截止阀 的绿色环保化也是未来的发展趋 势。绿色环保的截止阀可以减少 对环境的影响，降低能源消耗和 资源浪费。
截止阀的未来展望
智能化的截止阀
随着物联网和人工智能技术的发展， 智能化的截止阀将成为未来的发展趋 势。智能化的截止阀可以实现远程监 控、故障诊断和预测维护等功能，提 高阀门运行的安全性和可靠性。
THANKS
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截止阀的缺点
截止阀的启闭时间较长，需要一定的时间才能完成开 启或关闭操作。
截止阀的流体阻力较大，对于高黏度介质和含固体颗 粒的介质不太适用。
截止阀的密封面易受到磨损和腐蚀，需要定期进行维 护和更换。
截止阀的适用范围受到限制，不适合用于高压、高温 、真空等场合。
04
010-截止阀 基础知识
截止阀基本结构设计流程
7 、阀杆的设计 阀杆直径参考BS1873标准，阀杆螺纹长
度应为：阀杆上露头+阀杆螺母螺纹长度+ 开启高度（行程）+1.5～2倍的阀杆螺距 （下露头）+少许余量。上露头通常在9～ 13mm之间，不要随意的加大。当阀门关闭 时，阀杆螺纹的退刀根部应高出未压缩填 料不少于上露头的高度，但应隐含在压板 以内或以下。
B值：一般比阀座密封面外径大 4~10mm。
C值：一般取比B大2~5mm。
阀瓣厚度的校核见《NWS1040》
截止阀基本结构设计流程
4 、阀体的设计 a) 阀体中腔 （注意座圈与通道处截面） b) 阀体中法兰 （校核见NWS1040) c) 阀体中心高 (注意螺栓干涉） d) 阀座支撑部位的尺寸（设计规范）
截止阀基本结构设计流程
5 、阀盖的设计
a) 阀盖的最小壁厚满足阀体最小壁厚
b) 阀瓣上升到最高处时，开启高度的
帘面积应不小于通道面积,行程一般约
为通道直径d的25~30% 来确定阀盖内Fra bibliotek腔高度。
c) 填料函高度＝7圈填料＋隔＋余量
截止阀基本结构设计流程
6 、支架的设计 a) 支架的开档 b) 支架的截面(2.5 倍的阀杆截面） c) 支架的高度（应该保证下露头）
截止阀基本设计参数
1、设计标准 BS 1873，ASME B16.34 2、 结构长度 ASME B 16.10 3、 法兰端 ASME B 16.5 对焊端 ASME B 16.25 4、 阀体最小壁厚 BS 1873 5、 阀体通道 ASME B 16.34
截止阀基本结构设计流程
截止阀基本结构设计流程
8 、其他小零件的设计 设计原则：尽量借用现有小零件 a) 压板 b) 压套 c) 活节螺栓，销 d) 上密封座
截止阀基础知识
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截止阀的分类
• • • • • 1.根据截止阀的通道方向，分为： 1）直通式截止阀 2）直流式截止阀：在直流式或Y形截止阀中，阀体的流道与主流道成一斜线，这样流动 状态的破坏程度比常规截止阀要小，因而通过阀门的压力损失也相应的小了。 3）角式截止阀：在角式截止阀中，流体只需改变一次方向，以致于通过此阀门的压力 降比常规结构的截止阀小。 4）柱塞式截止阀：这种形式的截止阀是常规截止阀的变型。在该阀门中，阀瓣和阀座 通常是基于柱塞原理设计的。阀瓣磨光成柱塞与阀杆相连接，密封是由套在柱塞上的两个弹 性密封圈实现的。两个弹性密封圈用一个套环隔开，并通过由阀盖螺母施加在阀盖上的载荷 把柱塞周围的密封圈压牢。弹性密封圈能够更换，可以采用各种各样的材料制成制形式的柱塞或特殊的套环，也可以用于调节流量。 2.根据截止阀阀杆上螺纹的位置可分： 1）上螺纹阀杆截止阀：截止阀阀杆的螺纹在阀体的外面。其优点是阀杆不受介质侵蚀， 便于润滑，此种结构采用比较普遍。 2）下螺纹阀杆截止阀：截止阀阀杆的螺纹在阀体内。这种结构阀杆螺纹与介质直接接 触，易受侵蚀，并无法润滑。此种结构用于小口径和温度不高的地方。
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截止阀结构及注意事项
• • • • • • • • • • • • • • • 截止阀的结构形式： 截止阀阀体的结构形式有直通式、直流式和直角式。直通式是最常见的结构，但其流体 的阻力最大。直流式流体阻力较小，多用于含固体颗粒或粘度大的流体。直角式阀体多采用 锻造，适用于较小通经、较高压力的的截止阀。 截止阀的安装与维护应注意以下事项： 1、手轮、手柄操作的截止阀可安装在管道的任何位置上。 2、手轮、手柄及伟动机构，不允许作起吊用。 3、介质的流向应与阀体所示箭头方向一致。 截止阀的主要标准： 1、GB12233-89《通用阀门铁质截止阀与升降式止回阀》 2、GB12235-89《通用阀门法兰连接钢制截止阀与升降止回阀》 3、JB/T53174-94《截止阀产品质量分等》 4、JB/T53165-92《高压平衡截止阀》 5、GB/T587-93《船用法兰青铜截止阀》 6、GB/T590-93《船用法兰铸铁截止阀》 7、GB8464-87《内螺纹连接闸阀、截止阀、球阀、止回阀、基本尺寸、铁制截止阀》 8、GB8465.2-87《内螺纹连接闸阀、截止阀、球阀、止回阀基本尺寸铁制截止阀》
截止阀基础知识与设计计算讲解
上例中， β6=0.36， P=2.0MPa F=16049.6N a=38 mm b=10 mm [σ]=104MPa 计算结果，σ1=34.76MPa, σ2=4.475MPa σ=39.24MPa ＜ [σ] OK
阀瓣受力分析
2.2.2阀体壁厚计算
t=1.5*d*0.9/([σ]-1.2P) 式中, t——阀体计算壁厚, mm d——阀体计算内径，mm [σ]——材料许用应力，MPa P——阀门工作压力，MPa T= t+Ma+CF+SR 式中, Ma——铸造偏差，mm CF——腐蚀余量，mm SR——特殊要求增加壁厚，mm
Qmz=Qmf+Qmj，N Qmf=π（Dmn+bm）bm*sina*(1+fm/tga)*qmf ，N Qmj=π/4（Dmn+bm）2P，N qmf=（3.5+P）/SQRT（bm） 式中， Qmz——阀座密封面总作用力，N Qmf——阀座密封必须作用力，N Qmj——阀座密封面介质静作用力，N q ——阀座计算比压，MPa qmf——密封必须比压，MPa（见《阀门设计手册》P427） a——阀瓣半锥角。 dm——阀座密封面内径，mm bm——阀座密封面有效宽度，mm p——工作压力，MPa
d=76mm Pmax=20 kgf/cm2 。
NPS=3 则，
S=1.994 kgf/cm2
dO =88mm
阀座圈高度计算：
H=int（a*dO）+Δ 式中， H——阀座圈高度，mm a——系数 150~300Lb，a= 0.105 600~900Lb，a=0.13 1500Lb，a=0.18 2000~2500Lb，a=0.2 3500Lb，a=0.25 Δ——常数，mm。Δ值根据a
闸阀基础知识与设计计算共68页文档
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走
阀门的基础知识和截止阀[荟萃知识]
![阀门的基础知识和截止阀[荟萃知识]](https://img.taocdn.com/s3/m/b5c34da4aaea998fcc220ea0.png)
资料借鉴
5
二、阀门的分类
3、按驱动方式分类:
a、手动:借助手轮,手柄,杠杆等,由人力驱动,传动较大 时, 装有蜗轮,齿轮等减速装置
b 、电动:借助电机或其它电器装置来驱动 c、液动:借助(水,油)来驱动 d、气动:借助压缩空气来驱动 e、电液联动,气液联动:由拨叉机构、气/液罐、储气
罐、液压手泵+控制阀、阀位行程定位装置、扭矩 限制装置、阀位指示器组成。
b 、螺纹连接阀门:阀体带有内螺纹或外螺纹,与管道 螺纹连接的阀门
c、焊接连接阀门:阀体带有焊接口,与管道采用焊接 的连接的阀门
d、夹箍连接阀门:阀体上带有夹口,与管道采用夹箍 连接的阀门
e、卡套连接阀门:采用卡套与管道连接的阀门
资料借鉴
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三、阀门的结构组成
1、承压件：如阀体，阀盖等零件 2、关闭件：如闸板，阀瓣，球体等零件 3、密封件：如密封副，法兰间，圆柱面间的密封零
资料借鉴
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4、截止阀的分类
上螺纹阀杆截止阀： 阀杆螺纹在壳体的外
面，不与工作介质直接 接触，阀杆螺纹不受介 质腐蚀，便于润滑，操 作省力
资料借鉴
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4、截止阀的分类
上螺纹阀杆截止阀：
资料借鉴
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4、截止阀的分类
下螺纹阀杆截止阀： 阀杆螺纹在阀体内部，与
工作介质直接接触，阀杆螺 纹易受介质腐蚀，且无法润 滑，多用在公称直径较小且 介质工作温度不高的场合， 大部分用于仪表阀和取样阀
48
5、截止阀的密封面结构
锥面密封：
资料借鉴
49
6、截止阀选用原则
高温、高压介质的管路和装置上宜选用截止阀 管路上对流阻要求不严的管路上 小型阀门可选用截止阀 有流量或压力调节，对调节精度要求不高且管径较 小
截止阀基础知识与设计77页文档
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
截止阀基础知识与设计
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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截止阀基础知识与设计计算
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
Thank you