流体通过阀门时,其流体阻力损失以阀门前后的流体压力降△P表示。
对于紊流流态的液体:
式中△P———被测阀门的压力损失(MPa)
ζ ——阀门的流阻系数;
P——流体密度(kg/mm)
u——流体在管道内的平均流速(mm/s)
1 阀门元件的流体阻力
阀门的流阻系数ζ取决于阀门产品的尺寸、结构以及内腔形状等。可以认为,阀门体腔内的每个元件都可以看作为一个产生阻力的元件系统(流体转弯、扩大、缩小、再转弯等)。所以阀门内的压力损失约等于阀门各个元件压力损失的总和,即:
式中———管路中介质流速相同的阀门元件阻力系数。
应该指出,系统中一个元件阻力的变化会引起整个系统中阻力的变化或重新分配,也就是说介质流对各管段是相互影响的。为了评定各元件对阀门阻力的影响,现引用一些常见的阀门元件的阻力数据,这些数据反映了阀门元件的形状和尺寸与流体阻力间的关系。
(1)突然扩大
如图1-12 所示,突然扩大会产生很大的压力损失。这时,流体部分速度消耗在形成涡流、流体的搅动和发热等方面。局部阻力系数与扩大前管路截面积 A1和扩大后管路截面积A2之比的近似关系可用式(1-9)及式(1-10)表示;阻力系数见表
图1-12突然扩大
(1-9)
(1-10)
式中%
ζ ——扩大后管路内介质速度下的阻力系数;
ζ ——扩大前管路内介质速度下的阻力系数。
表 1-32 突然扩大时局部阻力系数ζ ζ 值
(2)逐渐扩大如图1 -13所示,当θ< 40°时,逐渐扩大的圆管的阻力系数比突然扩大时小,但当 θ=50°一90°时,阻力系数反而比突然扩大时增大15%一20%。逐渐扩大的最佳扩张角θ:圆形管θ=5° ~6°30';方形管θ =7°~8°;矩形管θ= 10°一12°局部阻力系数按下式计算:
(1-11)
式中ζ——系数,见表1一33;
λm——平均沿程阻力系数,
λ1λ2——分别为相应于小管和大管的沿程阻力系数。
图1一13逐渐扩大
表 1一33ζ值
(3)突然缩小如图1 -14所示,突然缩小的局部阻力系数见表1 -34。ζ亦可按以下经验公式计算:
(1-12)
图 1一14 突然缩小
(4)逐渐缩小如图1 -15所示,逐渐缩小产生的压力损失不大,局部阻力系数按下式计算:
(1-13)
式中ξc——系数,见表1一35;
ε——系数,见表1一36
ζ值亦可由图1一16直接查得。
图 1一15逐渐缩小
表 1一34突然缩小的局部阻力系数ζ值
(来源:中国泵阀第一网)
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