doc_act

РТМ 26-07-181-74 Методика гидродинамического расчета электромагнитных мембранных и поршневых клапанов

Реклама

  Скачать документ



УТВЕРЖДАЮ

Главный инженер Главного управления промышленной арматуры

________________________ Зак А.А.

«27» декабря 1974 г.

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

МЕТОДИКА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕМБРАННЫХ И ПОРШНЕВЫХ КЛАПАНОВ

Вновь

Приказом Главного управления от «30» декабря 1974 г.

128 срок введения установлен с «1» мая 1975 г.



Реклама

* Снято ограничение срока действия.

Письмо № 21/2-373 от 13.06.96 из Управления по развитию химического и нефтяного машиностроения. 21.04.97 г.

Настоящий руководящий технический материал (РТМ) распространяется на разгруженные электромагнитные мембранные и поршневые клапаны несвязанного типа и устанавливает методику гидродинамического расчета на стадии их проектирования.

Применение настоящего РТМ является обязательным на стадии разработки технического проекта.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ



Реклама

1.1. Настоящий РТМ применим к клапанам Dy от 25 до 250, работающих на любых однофазных капельных жидкостях*, имеющих следующие параметры:

а) температура рабочей среды - не более температуры насыщенной жидкости, если рабочая среда - жидкость; не менее температуры насыщенных паров, если рабочая среда - газ;

б) давление рабочей среды до 100 ата;

в) коэффициент кинематической вязкости ? не более 2 ? 10-6 м2/сек;

в) режим движения рабочей среды в области квадратичного сопротивления, то есть при числах Рейнольдса Re - не менее 2 ? 104.



Реклама

* имеются в виду и газы при

где Р'1 и Р'2 - абсолютные давления рабочей среды до и после клапана.

1.2. Основные размеры проточной части, выраженные в относительных единицах (отнесены к условному диаметру Dy) представлены в табл. 1 (см. черт. 1 и 2).

Таблица 1

D/Dy не менее

H/Dy

Dc/Dy

D3/Dy не более

h3/Dy не менее

hk/Dy не менее

hc/Dy не более

Dk/Dy

dk/Dy

1,75

0,25

1,0

1,25

0,4

0,55

0,0375

0,3

0,125

Относительный ход основного золотника с учетом допуска на величину хода не должен превышать .

Клапан электромагнитный мембранный



Реклама

РТМ 26-07-181-74 Методика гидродинамического расчета электромагнитных мембранных и поршневых клапанов

Черт. 1

Клапан электромагнитный поршневой

РТМ 26-07-181-74 Методика гидродинамического расчета электромагнитных мембранных и поршневых клапанов

Черт. 2



Реклама

2. ЗАДАЧА РАСЧЕТА

2.1. Задача гидродинамического расчета - нахождение величин эффективного диаметра мембраны или диаметра поршня D и коэффициента настройки ?, при которых одновременно удовлетворяется требования, предъявляемые к клапанам:

а) обеспечение заданной величины минимального перепада давлений на клапане в закрытом состоянии DP3min, при котором клапан должен начать открываться;

б) полное открытие клапана () при заданной скорости рабочей среды, то есть обеспечение минимально возможного коэффициента гидравлического сопротивления клапана ?.

Коэффициент настройки ? определяется по формуле



Реклама

где ?o - коэффициент гидравлического сопротивления впускного тракта обвода АВС (черт. 1, 2), рассчитанных применительно к площади foвпускного отверстия диаметром do (для мембранных клапанов) или к площади радиального зазора f? (для поршневых клапанов);

?u - коэффициент гидравлического сопротивления импульсного тракта обвода СЕМ (черт. 1, 2), рассчитанный применительно к площади импульсного отверстия диаметром du.

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

3.1. Параметры:



Реклама

а) температура рабочей среды t, °С;

б) удельный вес g рабочей среды, кгс/м3;

в) кинематический коэффициент вязкости ? рабочей среды, м2/сек;

г) условный проход Dyклапана, м;

д) скорость рабочей среды ?, отнесенная к площади условного прохода клапана, м/сек;



Реклама

е) минимальный перепад давления на закрытом клапане DP3min, при котором клапан должен начать открываться, кгс/см2;

ж) давление рабочей среды до клапана P1, кгс/см2.

3.2. В том случае, если заказчиком заданы диапазоны температур, давлений и скоростей рабочей среды (сред), то расчет клапана следует вести на такие их значения, при которых скоростной напор принимает наименьшее значение, (g = 9,81 м/сек2 - ускорение силы тяжести).

4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА

4.1. Расчет клапанов производится в следующей последовательности:

а) определение режима течения;

б) выбор основных геометрических размеров узла золотник-седло;

в) определение массы затвора m и усилия пружины Q;

г) определение критерия настройки ?, при котором обеспечиваются заданные DP3min и ?кл;

д) определение по выбранному критерию настройки величин do (?) и du;

е) выбор хода импульсного золотника hu;

ж) определение геометрических размеров подводящего и отводящего патрубков.

5. РАСЧЕТ

5.1. Режим течения характеризуется числом Рейнольдса Re. Число Re рассчитывается по формуле.

(1)

и должно быть не менее 2 ? 104. При Re менее 2 ? 104 необходимо изменить исходные данные (? или Dy), так чтобы получить значение Re не менее 2 ? 102.

5.2. Основные геометрические размеры проточной части клапана конструктивно принимается в соответствии с табл. 1.

5.3. Масса движущихся частей определяется суммой масс составляющих и рассчитывается по формуле:

(2)

где wi - объем i-ой составляющей движущихся частей, м3 берется из п. 5.2;

gi - удельный вес i-ой составляющей движущихся частей, кгс/м3.

Величина усилия пружины Q [кгс] определяется исходя из требований, предъявляемых к герметичности в затворе при заданном перепаде давлений на закрытом затворе.

5.4. Определение ? обеспечивающего DP3min, производится по формуле:

(3)

Если расчетное значение ? ? 1, то следует принять ? равное 1.

Расчет ведется в табличной форме.

Исходные и рассчитываемые величины

Численное значение

m,

g,

9,81

Q, кгс

m · g + Q, кгс

D, м

D2, м2

DP3min,

кгс

D'c, м

(D'c)2, м

5.5. Определение ?, обеспечивающего открытие клапана на полный ход () при заданных ?, ?производится по формуле:

где - эквивалентный коэффициент давления;

? - коэффициент гидравлического сопротивления клапана. Значения и ? следует брать из черт. 3 и 4 для .

Если расчетное значение ? отрицательное, то необходимо изменить D, Q или таким образом, чтобы стало положительным.

Расчет ведется в табличной форме (см. п. 5.4).

5.6. Для одновременного удовлетворения требований п. 5.4 и п. 5.5 следует дальнейшие расчеты вести по наименьшему значению ?.

5.7. Определение doи du для мембранных клапанов.

По значению критерия настройки ? (п. 5.6) из табл. 2 находятся значения do и du. Одному значению ? может соответствовать несколько комбинаций значений do и du. Конструктивно задастся значением du. По du и ? определяют do.

5.8. Определение зазора ? между поршнем и направляющей втулкой и du для поршневых клапанов производится по формуле:

(5)

где ?* - коэффициент сопротивления трения;

* Идельчик И.Е. «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», Москва, Машиностроение, 1975 г.

l - длина поршня, см; выбирается конструктивно;

Do - средний диаметр, см; принимается ;

? - ширина кольцевого зазора при максимальной температуре рабочей среды, см.

Для расчета значение ?берется из п. 5.6.

График зависимости коэффициента гидравлического сопротивления ? от относительного хода при: и

РТМ 26-07-181-74 Методика гидродинамического расчета электромагнитных мембранных и поршневых клапанов

Черт. 3

Исходные и рассчитываемые величины

Численное значение

0,4503

2,21

1,21

Принимаем ? = 1

2.7. Расчет ?, обеспечивавшего открытие клапана на полный ход () при заданном скоростном напоре представлен в табл. 2.

Таблица 1

Исходные и рассчитываемые величины

Численное значение

m,

0,35

g,

9,81

m · g, кгс

0,343

Q, кгс

1,2

mg + Q, кгс

1,543

D, м

0,07

D2, м2

0,0049

?,

1

?2,

1

?

6,5

?,

1,000

0,0046 · g · ?2 · D2 · ?, кгс

1,465

Таблица 2

?

du, мм

do, мм

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

1,2

0,14

0,35

1,5

0,06

0,15

0,51

0,88

1,8

0,03

0,08

0,26

0,45

0,82

1,00

2,2

0,02

0,04

0,13

0,22

0,41

0,50

0,76

1,00

2,5

0,01

0,02

0,08

0,14

0,25

0,31

0,47

0,62

0,90

2,6

0,01

0,02

0,07

0,12

0,22

0,27

0,40

0,53

0,78

2,8

0,01

0,02

0,05

0,09

0,17

0,21

0,31

0,41

0,60

3,0

0,01

0,01

0,04

0,07

0,13

0,16

0,25

0,32

0,47

3,5

0,003

0,01

0,03

0,05

0,09

0,11

0,17

0,22

0,32

4,0

0,003

0,01

0,02

0,04

0,03

0,09

0,14

0,19

0,27

Таблица 3

du

мм

4

3,5

3,0

2,8

2,5

2,2

1,8

1,5

см4

0,0051

0,0043

0,00289

0,00237

0,00155

0,00098

0,00047

0,00024

Для нахождения величины необходимо задаться du и из табл. 3 найти значение .

Расчет ведется в табличной форме (см. п. 5.4)

5.9. Ход huопределяется из выражения hu = (0,4 + 0,8)du

5.10. Определение геометрических размеров подводящего и отводящего патрубков:

а) по выбранному значению эффективного диаметра мембраны D рассчитывается диаметр камеры Dk для мембранных клапанов по формуле:

(6)

где k - коэффициент, учитывающий изменение эффективной площади мембраны с ходом.

(k 0,975 - для гофрированных резиновых и резинотканевых мембран.)

DT принимать любое значение в диапазоне . Для поршневых клапанов Dk равен D плюс удвоенная толщина направляющей втулки. Диаметр втулки выбирается конструктивно.

б) при выбранном значении Dk конструктивно определяется относительная строительная длина корпуса (строительная длина, отнесенная к условному диаметру).

Окончательная величина принимается равной ближайшему значению относительной строительной длины корпусов вентилей, конфигурация и размеры проточной части которых соответствуют ОСТ 26-07-2043-81 «Арматура трубопроводная. Кланы запорные. Форма и размеры проточной части литых корпусов».

Для каждого в ОСТ 26-07-2043-81 приведены размеры подводящего и отводящего патрубков. Эти размеры для проектируемого электромагнитного клапана должны быть изменены в отношении масштаба m, равного

Приложение: пример типового расчета.

Генеральный директор НПОА «Знамя труда» КОСЫХ С.И.

Главный инженер НПОА «Знамя труда» САРАЙЛОВ М.Г.

Главный инженер ЦКБА ШПАКОВ О.Н.

Заведующий отделом № 161 ПЕРОВ П.Ф.

Заведующий отделом № 153 ТАРАСЬЕВ Ю.И.

Руководитель темы зам. зав. отделом № 153 ПИНАЕВА Е.Г.

Ответственный исполнитель

старший инженер отдела № 153 ПУГАЧЕВ А.И.

Приложение

ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕМБРАННОГО КЛАПАНА

1. ЗАДАЧА РАСЧЕТА

1.1. Определить основные геометрические размеры проточной части клапана для заданных условий эксплуатации.

1.2. Исходные данные для расчета:

рабочая среда - вода;

t рабочей среды от +2 °С до +20 °С;

Ду40;

p1 от 1 ати до 16 ати;

? до 3 м/сек;

DP3min = 0,5 кгс/см2.

2. РАСЧЕТ

2.1. Определение значений p1; t; g; ?; ?, на которые следует вести расчет, производится из условия

/1/

Исходя из условия /1/ расчет ведется на следующие параметры рабочей среды: t = 20 °С, p1 = 1 кгс/см2.

Удельный вес g воды при t = 20 °С и p1 = 1 кгс/см2 равен 1000 кг/м3.

Так как нижний предел скорости не оговорен примем ? = 1 м/сек.

Кинематический коэффициент вязкости воды примем при наименьшей температуре, то есть t = 2 °С; ? = 1,76 · 10-6 м2/сек.

2.2. Определение режима течения производится по формуле:

Расчетное значение Reменее допустимого.

2.3. Основные геометрические размеры принимаем в соответствии с табл. 1:

D = 70 мм;

H = 10 мм;

Dc = 40 мм;

D3 = 50 мм;

h3 = 16 мм;

hk = 22 мм;

hc = 1,5 мм;

Dx = 12 мм;

dk = 5 мм;

D'c = 0,0425 мм.

2.4. Масса движущихся частей (основного золотника), соответствующая при пятым основным геометрическим размерам, равна

m 0,35 кг сек2

2.5. Принимаем усилие пружины Q = 1,2 кгс.

2.6. Расчет ?, обеспечивающего DP3min, представлен в табл. 1.

Таблица 1

Исходные и рассчитываемые величины

Численное значение

m,

0,35

g,

9,81

Q, кгс

1,2

m · g, кгс

0,343

mg + Q, кгс

1,543

D, м

0,07

D2, м2

0,0049

DP3min

0,5

7850 ? D2 ? DP3min

19,25

Dc', м

0,0425

(Dc')2, м

0,00181

0,37

0,0803

-1,85

0,004 · g · ?2 · D2 · , кгс

-0,363

m · g + Q - 0,04 · g · ?2 · D2 · , кгс

1,906

0,77

-0,23

Отрицательное значение ? свидетельствует о неполном открытии клапана; то есть

Для обеспечения открытия клапана на полный ход () при заданных параметрах рабочей среды необходимо увеличить эффективный диаметр мембраны D до такого значения, при котором ? будет больше нуля.

Используя метод последовательных приближений, получим D = 0,0985 м при ? = 0,2.

2.8. Определение duи do.

Задаемся du = 2,2 м. Значениям du = 2,2 мм и ? = 0,2 соответствует do = 1,4 мм.

2.9. Ход huпринимаем равным 0,5du

hu = 0,5du = 0,5 · 2,2 = 1,1 мм

2.10. Определение геометрических размеров подводящего и отводящего патрубков корпуса.

Задаемся DT = 0,095 м, тогда

Конструктивно принимаем (при Dk = 0,107 м) строительную длину корпуса клапана L равной 230 мм, тогда

График зависимости эквивалентного коэффициента давления от относительного хода Н/Dy при Dx/Dy= 0 и Dx/Dy = 0,3

РТМ 26-07-181-74 Методика гидродинамического расчета электромагнитных мембранных и поршневых клапанов

Черт. 4

Принимаем из РТМ 47-67 ближайшее значение .

Эта величина определяет масштаб m:

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3.1. При проектировании электромагнитного мембранного клапана для заданных условий эксплуатации необходимо принять следующие основные геометрические размеры проточной части клапана:

Dk = 107 мм

Dx = 12 мм

DT = 95 мм

dk = 5 мм

Dc = 40 мм

D'c = 42,5 мм

H = 10 мм

du = 2,2 мм

D3 = 50 мм

do = 1,4 мм

h3 = 16 мм

L = 22,5 мм

hk = 22 мм

m = 0,8

hc = 1,5 мм

3.2. Расчет электромагнитного поршневого клапана аналогичен вышеизложенному.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая часть. 1

2. Задача расчета. 3

3. Исходные данные для расчета. 4

4. Последовательность расчета. 4

5. Расчет. 4

Приложение. Пример расчета электромагнитного мембранного клапана. 8




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика