闸阀基础知识与设计计算

1.阀门基础知、典型结构及工作原理
❖ 1.1阀门的定义
❖ 用来控制管道内介质的，具有可动的机械产品的总体 （ 见GB/T21465-2008 2.1）
❖ 阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量 的装置。
❖ 阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动 或停止、并能控制其流量的装置。
1.2.9.水锤
❖ 水锤——当管道中介质流速因某种外界原因 发生急剧变化时，将引起液体内部压力产生 迅速交替升降，这种交替升降的压力作用在 管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样， 故称为水击（或水锤）。
1.2.10.汽蚀
❖ 汽蚀——由液体中逸出的氧气等活性气 体，借助气泡凝结时放出的热量，会对金属 起化学腐蚀作用。这种气泡的形成发展和破 裂以致材料受到破坏的全部过程，称为汽蚀 现象。在泵或阀门压力低处水开始发生汽化 时，随着流体流动到高压区域，气泡溃散， 产生巨大冲击，破坏金属材料。
❖ 1.2.3.理想流体与实际流体：流动时没有粘滞性的流体为理 想流体，流动时有粘滞性的流体为实际流体。很显然，理想 流体并不存在，只是为了研究某些问题的方便而提出的假设。
❖ 1.2.4. 流体力学——研究流体平衡状态规律的科学为流体静 力学，研究流体运动力学规律及其应用的科学为流体动力学， 综合称流体力学。
闸阀基础知识及设计计算
闸阀基础知识及设计计算
目录 第一部分：闸阀基础知识，参数、典型结构及工 作原理
1.1阀门的定义 1.2流体力学基本概念与术语 1.3闸阀结构特点 1.4闸阀类型 1.5闸阀用途 第二部分：闸阀设计计算 2.1零件设计： 2.1.1阀座设计
❖ 2.1.2闸板设计 ❖ 2.1.3阀体设计 ❖ 2.1.4阀盖设计 ❖ 2.1.5阀杆设计 ❖ 2.1.6装配设计 ❖ 2.2闸阀设计计算： ❖ 2.2.1闸板厚度计算 ❖ 2.2.2阀体壁厚计算 ❖ 2.2.3密封比压计算 ❖ 2.2.4阀杆操作力计算
❖ 局部损失 ❖ 当流动边界发生急剧变化时，比如在流动方向发生改变
的弯管处、管径改变的变径处、产生额外阻力的阀门等局部 阻力存在而产生的能量损失，称为局部损失。 ❖ 产生局部损失的原因是：流动断面发生变化时，断面流 速分布发生急剧变化，并产生大量的旋涡。由于流体的粘性 作用，旋涡中的部分能量转变为热能使流体升温，从而消耗 机械能。
❖ 1.2.5. 粘度——流体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性 质，称为流体的粘性。流体的粘性与温度有关，对于液体， 温度升高粘度减小，气体温度升高粘度增加。粘性的大小用 粘度表示，粘度又分为运动粘度与动力粘度。
❖ 运动粘度υ单位是m2/S，简称斯。动力粘度η单位是N•s/m2。 或Pa.s（帕.秒）
❖ 管道进口、管道的突缩、突扩部分、阀门、 弯头等管件部分均会发生局部阻力。
❖ 局部损失与管长无关，只与局部管件有关 ❖ 局部阻力系数常用ξ表示。 ❖ 局部阻力的分类： ❖ 流向改变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体改变方向
突然扩大或突然缩小
1.2.13.流量系数Cv、Kv
❖ 流量系数Cv，指温度为60°F的水在规定的开 启位置下压力损失为1磅时流经阀门的流量， 单位是g/min（每分钟美制加仑）。
❖ 1.2流体力学基本概念与术语
❖ 1.2.1.流动——物质在外力（如重力、离心力、压差等） 作用下，发生宏观运动。
❖ 1.2.2.流体——能够流动的物质
液体、气体
❖ 液体可以发生形变，其形状取决于所盛装的容器的形状，在 理想状态下，液体不可压缩。气体可以改变大小，在密闭的 容器中气体总是充满容器空间，气体可以压缩。
压力也称表压力。 ❖ 相对压力为负数时，工程上称为真空度。真空度的大小以此
负数的绝对值表示。 ❖ 绝对压力、相对压力与真空度的相互关系 如下所示：
表压力（相对压力） 大气压力
绝对压力
真空度
绝对压力
绝对真空
绝对压力、相对压力与真空度间的相互关系
1.2.12.流阻系数和压力损失
❖ 由于流体存在粘性，流体流动中与管道壁面以及流体自 身的摩擦所造成的阻力称为沿程阻力，沿程阻力所造成的流 体能量损失称为沿程损失。沿程阻力系数常用λ表示。
1.2.6.密度与比容
❖ 单位容积物质的质量称为密度，单位为“千 克/米3。常用符号ρ表示。
❖ 单位质量的物质所占有的容积称为比容，用 符号表示单位为“米3/千克(m3/kg)”。 常 用符号v表示。
❖ 显然，ρ=1/v ❖ 比重：γ=ρg。国际单位为：N/m3或kN/m3。 ❖ η=ρυ
1.2.7.流动状态：层流和紊流
❖ 流量系数Kv，指温度为5℃~40℃的水流过在 规定的开启位置下压力损失为1巴的阀门时的 流量，单位是m3/h（每小时立方米）。
❖ Cv=28 Kv /24
1.2.14.噪声
❖ 噪声是发生体做无规则振动时发出的声音。通常是 指那些难听的，令人厌烦的声音。引起人们烦躁， 甚至危害人体健康的声音。噪音的波形是杂乱无章 的。
❖ 层流：各层之间不相混杂的分层流动叫做层流。 ❖ 湍流：流动具有混杂、紊乱的特征时叫做湍流。
层流
湍流（紊流）
实际流速
1.2.8.雷诺数
❖ 英国物理学家雷诺曾作过试验并得到判断流 型的计算式，称为雷诺公式：
❖ Re=Vd/υ，式中，V为流速，m/s，d为管子直 径，m., υ为运动粘度，单位m2/s。因此， 雷诺数Re是个无量纲常数，当Re＜2320时为 层流，Re＞2320为紊流，所以，Re2320称之 为临界雷诺数。
❖ 从环境保护的角度看，凡是影响人们正常学习，工 作和休息的声音，人们在某些场合“不需要的声 音”，都统称为噪声。如机器的轰鸣声，各种交通 工具的马达声、鸣笛声，人的嘈杂声及各种突发的 声响等，均称为噪声。
❖ 气穴、空化。
1.2.11.压力
❖ 压力——液体单位面积上所受的垂直作用压力称为压力。 通常用P表示。常用单位有巴、帕斯卡、兆帕、大气压等。 换算关系：1bar=1.02kgf/cm2=100000Pa=0.1MPa。
❖ 绝对压力、相对压力和真空度 ❖ 以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。 ❖ 以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。相对