Крупнейшая бесплатная информационно-справочная система онлайн доступа к полному собранию технических нормативно-правовых актов РФ. Огромная база технических нормативов (более 150 тысяч документов) и полное собрание национальных стандартов, аутентичное официальной базе Госстандарта. GOSTRF.com - это более 1 Терабайта бесплатной технической информации для всех пользователей интернета. Все электронные копии представленных здесь документов могут распространяться без каких-либо ограничений. Поощряется распространение информации с этого сайта на любых других ресурсах. Каждый человек имеет право на неограниченный доступ к этим документам! Каждый человек имеет право на знание требований, изложенных в данных нормативно-правовых актах!

  


|| ЮРИДИЧЕСКИЕ КОНСУЛЬТАЦИИ || НОВОСТИ ДЛЯ ДЕЛОВЫХ ЛЮДЕЙ ||
Поиск документов в информационно-справочной системе:
 

 

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.

* 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

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 ν 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.

* 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

Черт. 1

Клапан электромагнитный поршневой

Черт. 2

2. ЗАДАЧА РАСЧЕТА

2.1. Задача гидродинамического расчета - нахождение величин эффективного диаметра мембраны или диаметра поршня D и коэффициента настройки Ψ, 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 ζ.

Коэффициент настройки Ψ определяется по формуле

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

ζu - 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:

а) температура рабочей среды t, °С;

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

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

г) условный проход Dy клапана, м;

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

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 Ψ, при котором обеспечиваются заданные DP3min и ζкл;

д) определение по выбранному критерию настройки величин do (δ) 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 (υ 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 Ψ обеспечивающего DP3min, производится по формуле:

                                           (3)

Если расчетное значение Ψ ³ 1, то следует принять Ψ 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 Ψ, обеспечивающего открытие клапана на полный ход () при заданных υ, g производится по формуле:

где  - эквивалентный коэффициент давления;

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

Если расчетное значение Ψ 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 Ψ.

5.7. Определение do и du для мембранных клапанов.

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

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

                                                   (5)

где λ* - 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 ;

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

Для расчета значение Ψ берется из п. 5.6.

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

Черт. 3

Исходные и рассчитываемые величины

Численное значение

0,4503

2,21

1,21

Принимаем Ψ = 1

2.7. Расчет Ψ, 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

υ,

1

υ2,

1

ζ

6,5

γ,

1,000

0,0046 · g · υ2 · D2 · ζ, кгс

1,465

Таблица 2

 

Ψ

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 hu определяется 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;

υ до 3 м/сек;

DP3min = 0,5 кгс/см2.

2. РАСЧЕТ

2.1. Определение значений p1; t; g; υ; ν, 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 υ = 1 м/сек.

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

2.2. Определение режима течения производится по формуле:

Расчетное значение Re менее 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 Ψ, 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 · υ2 · D2 · , кгс

-0,363

m · g + Q - 0,04 · g · υ2 · D2 · , кгс

1,906

0,77

-0,23

Отрицательное значение Ψ 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 Ψ будет больше нуля.

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

2.8. Определение du и do.

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

2.9. Ход hu принимаем 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

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

 

 






ГОСТЫ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ и ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ.
Некоммерческая онлайн система, содержащая все Российские Госты, национальные Стандарты и нормативы.
В Системе содержится более 150000 файлов нормативно-технической документации, действующей на территории РФ.
Система предназначена для широкого круга инженерно-технических специалистов.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования

Copyright © www.gostrf.com, 2008 - 2017