过程流体机械教学课件2
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直流阀阀片本身几乎不妨碍气体流通，气流转折小，流量系 数较环状和网状阀便高许多
4.1 气阀组件-5
⑵ 推力系数
作用到阀片上的气体推力，折合到阀片盖住阀座通道那部分
单位面积上的力Fg/As，与气阀两侧压力差p之比，称为推
力系数，用 表示
Fg As p
一般气阀的推力系数为
=0.85～0.95
ห้องสมุดไป่ตู้2013春季
《过程流体机械》教学课件
电话：82664928 邮箱：xfgao@mail.xjtu.edu.cn
一、绪论(2学时) (高秀峰) 二、容积式压缩机(24学时) (高秀峰) 三、动力式压缩机(20学时) (李云) 四、泵(6学时) (李云) 五、离心机(4学时) (李云)
授课56学时，实验5个
其他非双原子气体，以相对压力损失相等为前提，可将表中 马赫数乘以SQRT(1.4/k)
对于经济性要求不高的机器，马赫数可取至表中数值的2.5倍， 目的是实现机器结构紧凑
通常进排气阀尺寸相同，即阀隙速度相等，故排气马赫数低 于进气马赫数，有利减小排气压力损失
建议根据压力选取的马赫数(双原子气体)
气阀工 作过程
4.1 气阀组件-4
2、气阀特性参数及选择
⑴ 流量系数
气体流经气阀的压力损失：
p
2
Q
A
2
环状阀和网状阀流量系数
流量系数——气阀有效通流面积与几何通流面积之比
阀隙面积AV是气阀中流通面积最小的部位，是产生阻力损失 的主要部位，通常取阀隙面积AV作为整个气阀的计算截面
若在阀座出口处倒0.3～0.5mm宽与轴成30角，流量系数 会显著提高，但减少了密封面积，使与阀片接触面比压增加
弹簧力过强——产生阀片颤振 导致气阀时间截面减小，阻力损失增加 阀片反复撞击导致气阀和弹簧寿命缩短 产生超过正常工作时的撞击噪声
弹簧力过弱——产生滞后关闭 因活塞已开始进入压缩行程，故使一部分吸人的气 体又从进气阀回窜出去，造成排气量减少 阀片将在弹簧力和窜出气流推力的共同作用下撞向 阀座，造成更严重的敲击，致使阀片应力增加，阀 片和阀座的磨损加剧，气阀提前损坏 强烈的敲击还会产生更大的噪声
1为假定无气体推力，阀片仅
在弹簧力作用下从全开位置降 落到阀座上对应的曲柄转角
2是阀片开始脱离升程限制器，
直到活塞到达止点所持续的时 间所对应的曲柄转角
3是阀片开启到达升程限制器
直至活塞到达止点这一段时间 所对应的曲柄转角
ppk8Y2sin2sin22M2
这是认为气阀为瞬间启闭，工作过程全开
实际阀片启闭需要一定时间，因而实际损失约大于上图5～15%(在理论 吸排气损失以外)
4.1 气阀组件-7
气阀平均马赫数的选取：
就减小阻力损失而言，马赫数以小为宜，但这往往受到气阀 安装尺寸与升程的限制
一般双原子气体可按表选取；对于制冷工质，推荐氟利昂 0.25～0.40、氨0.15～0.25
推力系数也可根据稳定 气流吹风实验测得
气流推力作用图
4.1 气阀组件-6
⑶ 阀隙平均马赫数与压力损失
阀隙处气体平均流速与当地音速a之比
Mvv a
vvZA pvA m v
a kRT
气体流经气阀的平均相对压力损失
p
Ma2
2
k
M2
p
p
2Y
相对压力损失与马赫数及曲轴转角的关系
气阀的瞬时马赫数和压力损失是变化的
进气压力 （bar）
马赫数
1～5 <0.22
5～15 <0.2
15～50 <0.18
50～150 <0.16
150～500 <0.14
500～1000 <0.12
4.1 气阀组件-8
⑷ 比弹力(后节)
气阀全开时作用在阀片上的弹簧力与气体最大推力之比称 为比弹力，用表示 查图选取：推荐低压级或高转速机器取上限值，高压级或 低转速机器取下限值
4.1 气阀组件-2
⑶ 气阀基本组成
阀座——承载、形成气流通道 启闭元件——控制气体的进出 升程限制器——限制阀片升程 弹簧——关闭时推动阀片及时回落，开启时抑制阀片的撞击
气阀结构及 工作原理 1-阀座 2-阀片 3-升限器 4-弹簧
4.1 气阀组件-3
⑷ 气阀工作过程
弹簧力正常——阀片及时开启和关闭 开启--反弹--贴紧--回落 时间截面--阀片运动规律曲线 阀片质量大会使开启过程慢，但对损失影响不大 最关心是阀片与升程限制器的撞击速度和敲击声
撞击速度是影响接触力的最关键因素， 对阀片还应考虑『局部接触』和『倾侧 运动』，减小升程能有效限制阀片的倾 侧运动
环状阀和网状阀升程可查图选取升程， 更多是根据经验，一般取2h/b = 0.3～ 0.85
环状和网状阀升程选取
4.1 气阀组件-10
3、气阀工作特性评估
⑴ 戴维斯(H.Davise)准则
四、往复压缩机气阀和密封(4h)
4.1 气阀组件 (2h)
气阀组成及工作过程 (15min) 气阀结构型式分类 (5min) 气阀特性参数及选择 (20<+>10min) 气阀工作特性评估 (25min) 气阀结构和示例 (15min)
4.2 工作腔滑动密封 (2h)
密封的原理和方式 (15min) 活塞部位的密封 (25min) 活塞杆部位的密封 (20min) 密封元件的材料 (10min) 非金属填充密封材料特性 (10min) 非金属填充密封材料我国新成就 (10min)
进、排气阀比弹力选用
进气阀
排气阀
4.1 气阀组件-9
⑸ 气阀升程
对环状和网状阀，从流通面积考虑，升 程h应小于阀座环形通道宽度b的一半， 超过没有意义，无助于增加整个气阀的 实质通流面积
制约升程的第二个因素是阀片对升程限 制器撞击速度，这决定了撞击接触力， 除非采取一些缓冲措施(如使用软金属制 作升程限制器、用气垫阀等)
4.1 气阀组件-1
1、组成及工作过程
⑴ 气阀的重要性
气阀是往复压缩机中最关键的部件，它对压缩机运行的可靠 性与经济性有着决定性的影响
气阀是限制压缩机提高转速的主要障碍，而影响结构紧凑性 往复压缩机的生存发展有赖于气阀好坏，是压缩机薄弱环节
⑵ 对气阀的要求
工作可靠并且具有一定耐久性 对气流产生的阻力损失比较小 良好密封性，关闭状态不漏气 形成的余隙容积要求尽可能小 噪声小(阀片撞击、气体爆破)
4.1 气阀组件-5
⑵ 推力系数
作用到阀片上的气体推力，折合到阀片盖住阀座通道那部分
单位面积上的力Fg/As，与气阀两侧压力差p之比，称为推
力系数，用 表示
Fg As p
一般气阀的推力系数为
=0.85～0.95
ห้องสมุดไป่ตู้2013春季
《过程流体机械》教学课件
电话：82664928 邮箱：xfgao@mail.xjtu.edu.cn
一、绪论(2学时) (高秀峰) 二、容积式压缩机(24学时) (高秀峰) 三、动力式压缩机(20学时) (李云) 四、泵(6学时) (李云) 五、离心机(4学时) (李云)
授课56学时，实验5个
其他非双原子气体，以相对压力损失相等为前提，可将表中 马赫数乘以SQRT(1.4/k)
对于经济性要求不高的机器，马赫数可取至表中数值的2.5倍， 目的是实现机器结构紧凑
通常进排气阀尺寸相同，即阀隙速度相等，故排气马赫数低 于进气马赫数，有利减小排气压力损失
建议根据压力选取的马赫数(双原子气体)
气阀工 作过程
4.1 气阀组件-4
2、气阀特性参数及选择
⑴ 流量系数
气体流经气阀的压力损失：
p
2
Q
A
2
环状阀和网状阀流量系数
流量系数——气阀有效通流面积与几何通流面积之比
阀隙面积AV是气阀中流通面积最小的部位，是产生阻力损失 的主要部位，通常取阀隙面积AV作为整个气阀的计算截面
若在阀座出口处倒0.3～0.5mm宽与轴成30角，流量系数 会显著提高，但减少了密封面积，使与阀片接触面比压增加
弹簧力过强——产生阀片颤振 导致气阀时间截面减小，阻力损失增加 阀片反复撞击导致气阀和弹簧寿命缩短 产生超过正常工作时的撞击噪声
弹簧力过弱——产生滞后关闭 因活塞已开始进入压缩行程，故使一部分吸人的气 体又从进气阀回窜出去，造成排气量减少 阀片将在弹簧力和窜出气流推力的共同作用下撞向 阀座，造成更严重的敲击，致使阀片应力增加，阀 片和阀座的磨损加剧，气阀提前损坏 强烈的敲击还会产生更大的噪声
1为假定无气体推力，阀片仅
在弹簧力作用下从全开位置降 落到阀座上对应的曲柄转角
2是阀片开始脱离升程限制器，
直到活塞到达止点所持续的时 间所对应的曲柄转角
3是阀片开启到达升程限制器
直至活塞到达止点这一段时间 所对应的曲柄转角
ppk8Y2sin2sin22M2
这是认为气阀为瞬间启闭，工作过程全开
实际阀片启闭需要一定时间，因而实际损失约大于上图5～15%(在理论 吸排气损失以外)
4.1 气阀组件-7
气阀平均马赫数的选取：
就减小阻力损失而言，马赫数以小为宜，但这往往受到气阀 安装尺寸与升程的限制
一般双原子气体可按表选取；对于制冷工质，推荐氟利昂 0.25～0.40、氨0.15～0.25
推力系数也可根据稳定 气流吹风实验测得
气流推力作用图
4.1 气阀组件-6
⑶ 阀隙平均马赫数与压力损失
阀隙处气体平均流速与当地音速a之比
Mvv a
vvZA pvA m v
a kRT
气体流经气阀的平均相对压力损失
p
Ma2
2
k
M2
p
p
2Y
相对压力损失与马赫数及曲轴转角的关系
气阀的瞬时马赫数和压力损失是变化的
进气压力 （bar）
马赫数
1～5 <0.22
5～15 <0.2
15～50 <0.18
50～150 <0.16
150～500 <0.14
500～1000 <0.12
4.1 气阀组件-8
⑷ 比弹力(后节)
气阀全开时作用在阀片上的弹簧力与气体最大推力之比称 为比弹力，用表示 查图选取：推荐低压级或高转速机器取上限值，高压级或 低转速机器取下限值
4.1 气阀组件-2
⑶ 气阀基本组成
阀座——承载、形成气流通道 启闭元件——控制气体的进出 升程限制器——限制阀片升程 弹簧——关闭时推动阀片及时回落，开启时抑制阀片的撞击
气阀结构及 工作原理 1-阀座 2-阀片 3-升限器 4-弹簧
4.1 气阀组件-3
⑷ 气阀工作过程
弹簧力正常——阀片及时开启和关闭 开启--反弹--贴紧--回落 时间截面--阀片运动规律曲线 阀片质量大会使开启过程慢，但对损失影响不大 最关心是阀片与升程限制器的撞击速度和敲击声
撞击速度是影响接触力的最关键因素， 对阀片还应考虑『局部接触』和『倾侧 运动』，减小升程能有效限制阀片的倾 侧运动
环状阀和网状阀升程可查图选取升程， 更多是根据经验，一般取2h/b = 0.3～ 0.85
环状和网状阀升程选取
4.1 气阀组件-10
3、气阀工作特性评估
⑴ 戴维斯(H.Davise)准则
四、往复压缩机气阀和密封(4h)
4.1 气阀组件 (2h)
气阀组成及工作过程 (15min) 气阀结构型式分类 (5min) 气阀特性参数及选择 (20<+>10min) 气阀工作特性评估 (25min) 气阀结构和示例 (15min)
4.2 工作腔滑动密封 (2h)
密封的原理和方式 (15min) 活塞部位的密封 (25min) 活塞杆部位的密封 (20min) 密封元件的材料 (10min) 非金属填充密封材料特性 (10min) 非金属填充密封材料我国新成就 (10min)
进、排气阀比弹力选用
进气阀
排气阀
4.1 气阀组件-9
⑸ 气阀升程
对环状和网状阀，从流通面积考虑，升 程h应小于阀座环形通道宽度b的一半， 超过没有意义，无助于增加整个气阀的 实质通流面积
制约升程的第二个因素是阀片对升程限 制器撞击速度，这决定了撞击接触力， 除非采取一些缓冲措施(如使用软金属制 作升程限制器、用气垫阀等)
4.1 气阀组件-1
1、组成及工作过程
⑴ 气阀的重要性
气阀是往复压缩机中最关键的部件，它对压缩机运行的可靠 性与经济性有着决定性的影响
气阀是限制压缩机提高转速的主要障碍，而影响结构紧凑性 往复压缩机的生存发展有赖于气阀好坏，是压缩机薄弱环节
⑵ 对气阀的要求
工作可靠并且具有一定耐久性 对气流产生的阻力损失比较小 良好密封性，关闭状态不漏气 形成的余隙容积要求尽可能小 噪声小(阀片撞击、气体爆破)