Тарельчатый клапан (ИГ)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Тарельчатый клапан (ИГ) представляет собой клапан регулирования расхода в изотермической гидравлической сети.

В зависимости от задаваемого значения свойства Форма седла и тарелки клапана пользователь может выбрать следующие варианты конфигурации клапана:

Коническое седло, шарообразная тарелка:

Диаметр шарообразной тарелки, [м];
Диаметр отверстия седла, [м];
Угол конического седла клапана, \(^о\);
Начальное смещение клапана, [м].

Коническое седло, цилиндрическая тарелка (шток). Для данного типа клапана пользователь может задавать следующие параметры:

Диаметр цилиндрического штока, [м];
Угол конического седла клапана, \(^о\);
Начальное смещение клапана, [м].

Остроугольное седло, шарообразная тарелка. Для данного типа клапана пользователь может задавать следующие параметры:

Диаметр шарообразной тарелки, [м];
Диаметр отверстия седла, [м];
Начальное смещение клапана, [м].

Для конфигурации клапана Коническое седло, шарообразная тарелка площадь проходного сечения клапана определяется как (1):

(1)#\[A_{open,conical}=G_{conical}\cdot h + \frac{\pi}{2}\cdot sin(\theta)\cdot sin(\frac{\theta}{2})\cdot h^2 + A_{leak}\]

где параметр \(G_{conical}\) определяется как (2):

(2)#\[G_{conical}=\pi \cdot r_B \cdot sin(\theta)\]

Максимальное расстояние между седлом и тарелкой клапана, [м] (3):

(3)#\[h_{max}=\frac{\sqrt{r^2_B+\frac{r_O^2}{cos(\frac{\theta}{2})}}-r_B}{sin(\frac{\theta}{2})}\]

где:

\(r_B\) – радиус шарообразной тарелки, [м];

\(r_O\) – радиус седла клапана, [м];

\(\theta\) – угод конического седла клапана, \(^о\);

h – расстояние между седлом и тарелкой клапана, [м].

Для конфигурации клапана Коническое седло, цилиндрическая тарелка (шток) площадь проходного сечения клапана определяется по формуле (4):

(4)#\[A_{open}\:=\:\pi\: \cdot h\cdot\:sin(\frac{\theta}{2})\cdot[d_{s}+\frac{h}{2}\cdot sin(\theta)]+A_{leak}\]

где:

\(h\) — расстояние между цилиндром и седлом, [м];

\(θ\) — угол наклона конуса седла, [рад];

\(d_s\) — диаметр цилиндрического клапана, [м];

\(A_{leak}\) — площадь утечки, [м\(^2\)].

Площадь проходного сечения клапана ограничена максимальным смещением \(h_{max}\) (5):

(5)#\[h_{max}\:=\:\frac{d_{s} \cdot [\sqrt{1+cos(\frac{\theta}{2})}-1]}{sin(\theta)}\]

Для конфигурации клапана Остроугольное седло, шарообразная тарелка площадь проходного сечения клапана определяется как (6):

(6)#\[A_{open,sharp-edged}=\pi \cdot r_O \cdot \sqrt{(G_{sharp}+h)^2+r_O^2}\cdot (1- \frac{r_B^2}{(G_{sharp}+h)^2+r_O^2})+A_{leak}\]

где параметр \(G_{sharp}\) определяется как (7):

(7)#\[G_{sharp}=\sqrt{r_B^2-r_O^2}\]

Максимальное расстояние между седлом и тарелкой клапана, [м] (8):

(8)#\[h_{max}=\sqrt{\frac{2\cdot r^2_B-r_O^2+r_O\cdot \sqrt{r_O^2+4\cdot r_B^2}}{2}}-G_{sharp}\]

где:

\(r_B\) – радиус шарообразной тарелки, [м];

\(r_O\) – радиус седла клапана, [м];

h – расстояние между седлом и тарелкой клапана, [м].

Расчёт расстояния между седлом и тарелкой

Для всех рассмотренных конфигураций клапана расстояние h между седлом и тарелкой определяется следующим образом (9):

(9)#\[\begin{split}h =\begin{cases}0 , & \ (S-S_{min})\leq 0\\h_{max}, & (S-S_{min})\geq h_{max}\\(S-S_{min}),&Else \end{cases}\end{split}\]

где:

S – сигнал положения тарелки, [м];

Примечание

Передается через порт Автоматики

\(S_{min}\) – начальное смещение тарелки, [м].

Насыщение площади сечения клапана

Для всех рассмотренных конфигураций клапана имеет место насыщение площади сечения клапана как справа, так и слева.

Для любого смещения штока, превышающего \(h_{max}\) , \(A_{open}\) представляет собой сумму максимальной площади проходного сечения клапана и площади утечки (10):

(10)#\[A_{open}=\frac{\pi}{4}\cdot d_s^2+A_{leak}\]

Уравнение массового расхода

Закон сохранения массы (11):

(11)#\[\dot m_{A} + \dot m_{B}= 0\]

Массовый расход через клапан рассчитывается по следующей формуле (12):

(12)#\[\dot m\:=\:\frac{C_{d} \cdot A_{valve} \cdot \:\sqrt{2 \cdot \:\rho_{av}}}{\sqrt{PR_{loss} \cdot (1-(\frac{A_{valve}}{A_{port}})^2)}} \cdot \:\frac{\Delta p}{[\Delta p^2+\:\Delta p_{crit}^2]^{1/4}}\]

где:

\(C_d\) – коэффициент потерь при восстановлении давления;

\(A_{valve}\) – текущая площадь проходного сечения клапана, [м\(^2\)];

\(A_{port}\) – площадь сечения потока, [м\(^2\)];

\(ρ_{av}\) – средняя плотность жидкости, [кг/м\(^3\)];

\(Δp\) – перепад давления на клапане, [Па].

Критический перепад давления \(Δp_{crit}\) - перепад давления, связанный с критическим числом Рейнольдса, точка перехода режима потока от ламинарного к турбулентному (13):

(13)#\[\Delta p_{crit} = \frac{\pi\: \cdot\:\rho_{av}}{8\: A_{valve}}\cdot (\frac{\nu\:\:Re_{crit}}{C_{d}})^2\]

Потеря давления описывает снижение давления в клапане при уменьшения площади проходного сечения.

\(PR_{loss}\) рассчитывается по следующей формуле (14):

(14)#\[PR_{loss} = \frac{\sqrt{1-(\frac{A_{valve}}{A_{port}})^2 \cdot (1-C_{d}^2)}-C_{d} \:\frac{A_{valve}}{A_{port}}}{\sqrt{1-(\frac{A_{valve}}{A_{port}})^2 \cdot (1-C_{d}^2)}+C_{d} \:\frac{A_{valve}}{A_{port}}}\]

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане при увеличения площади.

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Форма седла и тарелки клапана: Коническое седло, шарообразная тарелка; Коническое седло, цилиндрическая тарелка (шток); Остроугольное седло, шарообразная тарелка	Коническое седло, шарообразная тарелка	-	-
Диаметр шарообразной тарелки, доступно при выборе `Форма седла и тарелки клапана` - `Коническое седло, шарообразная тарелка` или `Остроугольное седло, шарообразная тарелка`	0.01	-	м
Диаметр отверстия седла, доступно при выборе `Форма седла и тарелки клапана` - `Коническое седло, шарообразная тарелка` или `Остроугольное седло, шарообразная тарелка`	7e-3	-	м
Начальное смещение тарелки	0.0	-	м
Угол конического седла	120.0	-	\(^о\)
Площадь утечки	1.0e-10	-	м\(^2\)
Площадь порта	0.1	-	м\(^2\)
Коэффициент потерь при восстановлении давления	0.64	-	-
Критическое число Рейнольдса	150.0	Число Рейнольдса, при котором происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному	-

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Смещение тарелки	Вход	-	м	Автоматика
Вход	Вход	-	-	Изотермическая гидравлика
Выход	Выход	-	-	Изотермическая гидравлика

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков