由于介质流动方向的改变

一是使得阀前后压力P1、P2对换，不平衡力作用方向或大小改变；

二是介质对阀芯的绕流方向改变，使流形发生变化，对液体的阻力不同。这些变化对阀的工作性能有什么影响呢？

反过来，又怎样根据工作情况来选择阀的流向呢？

一、流向对工作性能的影响

1、Ft作用方向改变对工作性能的影响

对ds＞dg的调节阀，不同流向，可引起Ft作用方向的改变，它将带来如下影响

对稳定性的影响：前面已经分析了，“－” Ft时阀稳定，“＋” Ft时稳定性差。

对阀芯密封性能的影响：“－” Ft时，阀芯密封力FO＝F－Ft，“＋” Ft时，不平衡力本身是将阀芯压闭的，从而增加了密封比压。可见前者密封力小，密封性能差；后者密封力大，密封性能好。

对许用压力、许用压差的影响：由于流向的改变，使阀杆端压力为P1或P2，前者不平衡力比后者小，使许用压力、许用压差改变，P1在阀杆端比P2在阀杆端[△P]大（ds＜dg时＝。在同样阀芯装配上，流闭型的许用压力、许用压差较流开型大（ds≤dg，因其输出力大）。

2、 体阻力改变对工作性能的影响

为说明这一问题，首先从流体力学上分析一下流体对不同绕流物的阻力情况。在图中，飞机机翼是在风洞里试验的，风速为210英里／小时。当圆头朝上时，阻力为1个单位；将机翼倒180°，使尖尾朝前，阻力则为前者的2倍。我们把前一情况模拟为流闭型，后一情况模拟为流开型，即可得到流闭型比流开型阻力小的结论。其主要原因在于大头朝前时产生的涡流区远小于大头向后产生的涡流区，因此大头向前的阻力小于大头向后的阻力。现在回到调节阀中，因流闭型阻力比流开型小，故流闭型的流量系数比流开型大，一般可提高10％～15％左右。同时，也提高了阀的可调范围。由于一般调节阀的流量系数、流量特性是在流开型状态下由试验确定的，即流开型具有标准的流量系数和理想流量特性。因此，选用流闭型可得到比标准流量系数大10％～15％。另一方面，因这一差别主要发生在大开度上，它可以补偿S值影响，就是说，流闭型大开度流量增加，适当地减小了特性曲线的畸变。

机翼阻力试验

试验条件：风速210英里／小时从圆头往尖尾绕流

流动示意图

阻力单位：1

试验条件：风速同上，从尖尾向圆头绕流

流动示意图

阻力单位：2

模拟阀芯节流

流 向

阻力：小

流 向

阻力：大

3、流动方向改变对使用寿命的影响

由于介质流动方向改变，因而介质对阀芯、阀座产生的冲刷和汽蚀发生了变化。对流开型，介质从阀芯尖的一头往大的一端流动，冲刷和汽蚀直接作用在密封面上，同时，介质一旦经过节流口后，流速突然减慢，相当于突然扩大，使压力急剧回升，因此，汽蚀作用较强，致使密封面很快被破坏。故流开型使用寿命短。见图（a）。对流闭型，与上述情况相反，汽蚀和冲刷主要作用在密封面下面。同时，介质需要流经阀座后才突然扩大使压力急剧回升。因此，在流经阀座通道过程中，相当于逐步扩大，压力恢复慢，减少了汽蚀的破坏。流出阀座后，压力急剧回升，汽蚀加剧，但是它基本上不作用在阀芯阀座密封面上。故流闭型使用寿命长。见图（b）。实践证明，在严重冲刷和汽蚀条件下，选用流闭型比流开型使用寿命长1/4～1/2倍以上，若长期在小开度上工作，可相差数倍以上。

4、不同流向对其工作性能的影响

（1）对产生闪蒸的临界压差△Pc的影响。由于流闭型阻力小，流开型阻力大，因此，在节流时前者阻力小，压力恢复大，即压力损失小，后者阻力大，压力损失大。如果我们让压力下降的最低点正好等于该介质的饱和蒸气压Pv值，此时在阀上的压降就正好等于产生闪蒸的临界压差△Pc，见图。从图中我们可以明显地看出：流闭型△Pc1小，流开型△Pc2大，即流闭型比流开型易产生闪蒸。由计算 △Pc＝FL（P1－PV） 可见其中FL反映了压力在节流口的恢复程度。查表知道单座阀流闭型FL＝0.8，流开型FL＝0.9；角形阀流闭型FL＝0.5～0.8，流开型FL＝0.85～0.9。因此流闭型FL值小，故△Pc小。

(a) 流开型 (b) 流闭型

流向对阀芯使用寿命的影响

(a) 流闭型 (b) 流开型

流向对△Pc的影响

（2）对“自洁”作用性能的影响。对角形调节阀，流闭型介质往下流动（侧进底出），有冲刷和“清洗”的作用，故“自洁”作用好；流开型，介质往上流动（底进侧出），介质中的易沉淀物易堆积在上容腔死区内，造成堵塞现象，故“自洁”作用差。这就是调节阀用于易堵塞场合时应选流闭型的原因所在。

（3）对阀杆密封性能的影响。当P2处于阀杆端时，阀杆密封性好，P1在阀杆端时，阀杆密封性较前者差，特别是在高压差时更为突出。

流向对工作性能的影响及选择

一般调节阀对流向的要求可分为3种情况：

①对流向没有要求，即为任意流向，如球阀、普通蝶阀；

②规定了某一方向，一般不得改变，如三通阀、文丘里角阀、双密封带平衡孔的套筒阀；

③根据工作条件，存在流向的选择问题。这一类阀主要为单座阀、单密封的调节阀，如单座阀、角型阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀等。

后面一类阀怎样选择呢？为了便于应用，把前面流向对工作性能的影响分析、归纳在一个表中，并以此为选择根据得出调节阀流向选择，见表。

流向对工作性能的主要选择

从表中可以看出，两种流向各有利弊，在具体选择时，应根据阀工作的主工矛盾来决定之。

结合到阀的具体结构时：

①高压阀，dg≤20时，通常压力大，压差高，汽蚀冲刷严重，应选流闭型；dg>20时，因存在稳定性问题，应根据情况决定。

②角型阀，对高粘度、悬浮液、含固体颗粒介质，要求“自洁”性能好，应选流闭型；仅为角形连接时，可选流开型。

③单座阀，通常选流开型。

④小流量调节阀，通常选流开型，当冲刷厉害时，可选流闭型。

⑤单密封套筒阀，通常选流开型，有“自洁”要求时，可选流闭型。

⑥对两位型调节阀（单座阀、角形阀、套筒阀等，快开流量特性），应选流闭型；当出现水击、喘振时应改用流开型。

其中，当选用流闭型且ds＜dg时，阀存在稳定性较差问题。还应注意以下几点：

①最小工作开度大于20～30％以上。

②选用刚度大的弹簧（推荐选用0.6～1.8×100KPa范围的弹簧）。

③选用对数流量特性。

需要纠正的一个概念

最后，还需要纠正一下国内在流向概念上存在的错误。过去流向的划分除按流动方向来定义外，还从不平衡力的作用方向来定义。认为，“－”ft的作用是将阀芯顶开的，故称流开型；“＋”ft的作用是将阀芯压闭的，故称流闭型。在同一种流向的情况下，ft可能是“＋”，也可能是“－”，自相矛盾。

因此，正确的划分只能从流动方向来定义。从后一种错误的定义出发，进一步得出的流开型恒为“－”ft，故稳定性好，流闭型恒为“＋”ft，故稳定性差的结论也是不全面的。

这一错误概念带来不少问题。如在高压阀应用上，认为流闭型恒为“+”ft，故笼统地定为流开型，结果，大量高压差下使用的小口径高压阀使用寿命极短。作者根据本书对不平衡力和流向的分析中提出的问题，将dg≤20的小口径高压阀改为流闭型，稳定性不变，却使高压阀使用寿命得以明显提高，有的提高了十几倍。