如何根據流量計算管徑和選擇閥的通徑?

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如何根據流量計算管徑和選擇閥的通徑?

閥門是工業管道系統基本控制設備,其作用非常重要。由於閥門的種類和形式多種多樣,因此在選型上不可馬虎。


例如閥門的基本選用可以根據流量特性、連接形式、介質屬性、溫度及壓力、流量及流速來選擇閥門。根據題目說的是閥的通徑選擇,那麼只要根據介質的流量、流速就可確定閥門的通徑。

根據介質的流量、流速確定閥門的通徑

由此可知,雖然確定閥門的通徑就是流量和流速,但是也與閥門的結構型式和對介質的阻力有關。例如閥門的溫度、壓力、介質濃度等因素也有一定的內在關係。

介質流量是可通過流量計來測量的,也就是已知的,但流速可由經驗來確定。因此,通過流量和流速就能計算出閥門的通徑。流量方程式如下所示!
由公式可知,A是橫截面積,


後面的差壓P、密度、阻力系數。當知道管道流量時,根據選用的閥門的阻力系數、介質密度、閥門前後壓差就能確定閥門的通徑。

例如常用的閥門,閘閥的阻力系數為0-1-1.5,大口徑的閘閥阻力系數在0.2-0.5,截止閥阻力系數在4-7,蝶閥阻力系數在0.5以內,旋塞閥阻力系數在0.4-1.2。上面說的閥門阻力系數指的就是閥門在全開狀態下數值。實際上閥門是改變閥的流通面積,從而改變阻力系數,達到流量控制目的。由此可知,閥門的阻力系數隨著閥門的開度增加而減小,從而導致流量也減小。


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在進行新系統的設計時,液壓系統設計工程師總是面臨著如何根據計算得到的流量選擇管徑和閥的通徑的問題。那我們有哪些原則可以確定這些呢?

根據流量,如何計算管路管徑

通常情況下,機械工程師會告訴液壓設計工程師關於油缸執行件的規格尺寸、負載力(或工作壓力)、運行速度等非常基本的流體參數。據此,液壓工程師可以計算出油缸運行時的流量。當知道油缸動作流量時,根據“流量=面積x速度”公式,就可以計算每個液壓回路的管路尺寸,這時就需要定義各種管路的液壓油大致流速,基本原則見下表。

管路類型

油液參考流速

伺服液壓系統壓力油管(30Mpa左右)

5 m/s

一般液壓系統壓力油管(20Mpa左右)

4 m/s

伺服系統回油管

2.0 m/s

一般液壓系統回油管

2.0 m/s

先導油路洩油管或者循環迴路油管

1.5 m/s

液壓吸油管

0.8 m/s

根據流量,如何選擇閥的通徑

閥的通徑選大了,成本高;通徑選小了,壓差太大,超過功率極限了而不能穩定工作。

根據油缸的流量,可以選擇迴路上主閥的通徑,參考如下。根據下表經驗選擇的閥,可以確保通過閥的壓差較小,比如說換向閥壓差在3bar左右。

流量 lpm

閥的通徑

<20

NG6

20 to 60

NG10

60 to 180

NG16

180 to 300

NG25

>400

板式插裝閥

以上的計算和選擇大部分都是經驗公式,這個在流體液壓行業也是比較通用的,每個人都可以根據自己的經驗做出一些合適的調整。


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