三偏心蝶閥的動(dòng)水力矩計(jì)算

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1、三偏心蝶閥的動(dòng)水力矩計(jì)算杜兆年,吳健(蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院,甘肅蘭州730050)摘要:利用理想流體的定常、無(wú)旋流動(dòng)的假定,用有限差分法在直角坐標(biāo)系中求解拉普拉斯方程,得到蝶板截面上的壓力分布,從而計(jì)算出蝶板在各個(gè)開(kāi)度下的動(dòng)水力矩,這種方法對(duì)于計(jì)算對(duì)稱或非對(duì)稱蝶閥的力矩十分可行.另外還設(shè)計(jì)了求解的程序并給出了動(dòng)水力矩曲線.關(guān)鍵詞:蝶閥;三偏心;動(dòng)水力矩;有限差分法中圖分類號(hào):TH134文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AEvaluationofhydro2dynamicmomentontri2eccentricbutterflyvalveDUZhao2nian,WUJian(Collegeof

2、PetrochemicalTechnology,LanzhouUniv.ofTech.,Lanzhou730050,China)Abstract:Onthesuppositionthatthefluidflowisideal,stationary,andnon2vortex,thepressuredistributiononthesurfaceofbutterflyvalveisobtainedbymeansofsolvingtheLaplacianequationincartesiancoordinatesystemwithfinitedifferencemethodand

3、,hence,thehydro2dynamicmomentsonthebutterflyvalveundervari2ousopeningsareevaluated.Thismethodisquitefeasiblefordeterminationofthemomentsoneithersymmetricorasymmetricbutterflyvalves.Inaddition,theprogramforevaluationisdesignedandhydro2dynamicmomentcurvesaregiven,also.Keywords:butterflyvalve;

4、tri2eccentricity;hydro2dynamicmoment;finitedifferencemethod動(dòng)水力矩是蝶閥設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù),尤其是在研究管路中的水錘壓力時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確地了解閥門(mén)的啟閉速度和在各種開(kāi)度下作用在轉(zhuǎn)軸上的力矩.當(dāng)然,對(duì)于中線對(duì)稱閥瓣的蝶閥,其力矩可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算1:式(1)中的動(dòng)水力矩系數(shù)mβ和阻力系數(shù)ξβ等均是根據(jù)具體的閥瓣結(jié)構(gòu)和閥瓣開(kāi)度等參數(shù)而確定的實(shí)驗(yàn)系數(shù).因此,對(duì)于目前結(jié)構(gòu)形式多樣的偏心蝶閥仍舊使用上述公式計(jì)算力矩,必然會(huì)帶來(lái)較大的誤差.本文采用理想流體無(wú)旋流動(dòng)的假定,簡(jiǎn)化問(wèn)題,求解拉普拉斯方程,得出速度的分布,然后再由伯努利方程(

5、Bernoulli)求出閥瓣上的壓力分布,并進(jìn)而求出作用在轉(zhuǎn)軸上的力矩.2gmβ×10-9HD3(N·mm)(1)Md=ξβ-ξ0+2gHv2式中,mβ為開(kāi)度為β角時(shí)的動(dòng)水力矩系數(shù);ξβ為開(kāi)度為β角時(shí)的阻力系數(shù);ξ0為全開(kāi)(β=0)時(shí)的阻力系數(shù);v為流速,mm/s;D為公稱通徑,mm;H為計(jì)算升壓在內(nèi)的最大靜水頭,mm,且H=9.8×104(p+Δp)同心蝶閥的動(dòng)水力矩同心蝶閥的動(dòng)水力矩用經(jīng)驗(yàn)公式求取,誤差比較小.下面給出一個(gè)計(jì)算實(shí)例作一直觀的了解.已知b=8mm,D=80mm,v=1m/s,則由式(2)可得:H=6.351m,各開(kāi)度下的系數(shù)由文獻(xiàn)1查表可以得到.由式(1)計(jì)

6、算出閥瓣在各個(gè)開(kāi)度下的動(dòng)水力矩,將獲得的數(shù)據(jù)處理后得到動(dòng)水力矩?cái)M合曲線,見(jiàn)圖1.由圖1可以看出:同心蝶閥的動(dòng)水力矩的最大13b或(2)H=0.054D式中,b為閥瓣中心處厚度,mm;p為計(jì)算壓力,MPa;Δp為閥前壓力升值,MPa.收稿日期:2003203205作者簡(jiǎn)介:杜兆年(19362),男,浙江上虞人,教授.第4期杜兆年等:三偏心蝶閥的動(dòng)水力矩計(jì)算·71·值發(fā)生在開(kāi)度為60°～80°之間.為保證蝶板與閥座不發(fā)生干涉,三偏心蝶閥的偏心距取值范圍為20≤e

7、為了盡可能減小蝶閥的開(kāi)啟力矩,取e=5mm,c=6mm.2.3蝶板在任一位置時(shí)相關(guān)方程的推導(dǎo)如圖2所示,蝶板在關(guān)閉狀態(tài)ii位置時(shí),其密封表面上任一點(diǎn)P(x,y,z)應(yīng)滿足方程:圖1同心蝶閥的動(dòng)水力矩Fig.1Hydro2dynamicmomentonconcentric(y-e)2+x2A2=(5)EEc-≤z≤c+2三偏心蝶閥的動(dòng)水力矩2.1三偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)三偏心是指蝶板的回轉(zhuǎn)中心O相對(duì)于蝶板中心在軸向存在偏心距c和在徑向存在偏心距e,另外,閥座所在的圓錐形的高線與閥體中心線有一個(gè)夾角φ構(gòu)成了蝶閥的第