三偏心蝶阀的动水力矩计算
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- 摘要: 利用理想流体的定常、无旋流动的假定,用有限差分法在直角坐标系中求解拉普拉斯方程,得到蝶板截面上
的压力分布,从而计算出蝶板在各个开度下的动水力矩,这种方法对于计算对称或非对称蝶阀的力矩十分可行. 另
外还设计了求解的程序并给出了动水力矩曲线.
关键词: 蝶阀; 三偏心; 动水力矩; 有限差分法
中图分类号: TH134 文献标识码: A
动水力矩是蝶阀设计中的一个重要参数,尤其
是在研究管路中的水锤压力时,应准确地了解阀门
的启闭速度和在各种开度下作用在转轴上的力矩.
当然,对于中线对称阀瓣的蝶阀,其力矩可按经验公
式计算[1 ] :
Md =
2 gmβ ×10- 9
ξβ - ξ0 +
2 gH
v2
HD3 (N ·mm) (1)
式中, mβ 为开度为β角时的动水力矩系数;ξβ 为开
度为β角时的阻力系数;ξ0 为全开(β= 0) 时的阻力
系数; v 为流速,mm/ s ; D 为公称通径,mm ; H 为计
算升压在内的最大静水头,mm ,且
H = 9. 8 ×104 ( p +Δp)
或 H =
b
0. 054 D
3
(2)
式中, b 为阀瓣中心处厚度,mm ; p 为计算压力,
MPa ;Δp 为阀前压力升值,MPa.
收稿日期: 2003203205
作者简介: 杜兆年(19362) ,男,浙江上虞人,教授.
式(1) 中的动水力矩系数mβ 和阻力系数ξβ 等
均是根据具体的阀瓣结构和阀瓣开度等参数而确定
的实验系数. 因此,对于目前结构形式多样的偏心蝶
阀仍旧使用上述公式计算力矩,必然会带来较大的
误差.
本文采用理想流体无旋流动的假定,简化问题,
求解拉普拉斯方程,得出速度的分布,然后再由伯努
利方程(Bernoulli) 求出阀瓣上的压力分布,并进而
求出作用在转轴上的力矩.
1 同心蝶阀的动水力矩
同心蝶阀的动水力矩用经验公式求取,误差比
较小. 下面给出一个计算实例作一直观的了解.
已知b = 8 mm , D = 80 mm , v = 1 m/ s ,则由式
(2) 可得: H = 6. 351 m ,各开度下的系数由文献[ 1 ]
查表可以得到. 由式(1) 计算出阀瓣在各个开度下
的动水力矩,将获得的数据处理后得到动水力矩拟
合曲线,见图1. ...
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