闸阀基础知识与设计计算课件.ppt
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1、闸阀基础知识及设计计算闸阀基础知识及设计计算c版版2011年年5月月1PPT课件目录目录第一部分:闸阀基础知识,参数、典型结构及工第一部分:闸阀基础知识,参数、典型结构及工作原理作原理 1.11.1阀门的定义阀门的定义 1.21.2流体力学基本概念与术语流体力学基本概念与术语 1.31.3闸阀结构特点闸阀结构特点 1.41.4闸阀类型闸阀类型 1.51.5闸阀用途闸阀用途第二部分:闸阀设计计算第二部分:闸阀设计计算 2.12.1零件设计:零件设计:2.1.12.1.1阀座设计阀座设计 闸阀基础知识及设计计算闸阀基础知识及设计计算2PPT课件v2.1.22.1.2闸板设计闸板设计v2.1.32.
2、1.3阀体设计阀体设计v2.1.42.1.4阀盖设计阀盖设计v2.1.52.1.5阀杆设计阀杆设计v2.1.62.1.6装配设计装配设计v2.22.2闸阀设计计算:闸阀设计计算:v2.2.12.2.1闸板厚度计算闸板厚度计算v2.2.22.2.2阀体壁厚计算阀体壁厚计算v2.2.32.2.3密封比压计算密封比压计算v2.2.42.2.4阀杆操作力计算阀杆操作力计算3PPT课件1.阀门基础知、典型结构及工作原理阀门基础知、典型结构及工作原理v1.11.1阀门的定义阀门的定义v用来控制管道内介质的,具有可动的机械产品的总体用来控制管道内介质的,具有可动的机械产品的总体(见见GB/T21465-20
3、08 2.1GB/T21465-2008 2.1)v阀门是在流体系统中,用来控制流体的方向、压力、流量阀门是在流体系统中,用来控制流体的方向、压力、流量的装置。的装置。v阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止、并能控制其流量的装置。或停止、并能控制其流量的装置。v1.21.2流体力学基本概念与术语流体力学基本概念与术语v1.2.1.1.2.1.流动流动物质在外力(如重力、离心力、压差等)物质在外力(如重力、离心力、压差等)作用下,发生宏观运动。作用下,发生宏观运动。v1.2.2.1.2.2.流体流体能够流动的物质能够流动的物质
4、 液体、气体、粉末液体、气体、粉末及两相或三湘流动物质及两相或三湘流动物质4PPT课件v液体可以发生形变,其形状取决于所盛装的容器的液体可以发生形变,其形状取决于所盛装的容器的形状,在理想状态下,液体不可压缩。气体可以改形状,在理想状态下,液体不可压缩。气体可以改变大小,在密闭的容器中气体总是充满容器空间,变大小,在密闭的容器中气体总是充满容器空间,气体可以压缩。气体可以压缩。v1.2.3.1.2.3.理想流体与实际流体:流动时没有粘滞性的理想流体与实际流体:流动时没有粘滞性的流体为理想流体,流动时有粘滞性的流体为实际流流体为理想流体,流动时有粘滞性的流体为实际流体。很显然,理想流体并不存在,
5、只是为了研究某体。很显然,理想流体并不存在,只是为了研究某些问题的方便而提出的假设。些问题的方便而提出的假设。v1.2.4.1.2.4.流体力学流体力学研究流体平衡状态规律的科学研究流体平衡状态规律的科学为流体静力学,研究流体运动力学规律及其应用的为流体静力学,研究流体运动力学规律及其应用的科学为流体动力学,综合称流体力学。科学为流体动力学,综合称流体力学。5PPT课件1.2.5.粘度、粘度、密度与比容v由于实际流体是有粘性的,必须考虑其造成的损失,故引入了粘度。在由于实际流体是有粘性的,必须考虑其造成的损失,故引入了粘度。在进行计算时常用到流体密度和比容等概念进行计算时常用到流体密度和比容等
6、概念v粘度粘度流体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为流体的粘流体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为流体的粘性。流体的粘性与温度有关,对于液体,温度升高粘度减小,气体温度性。流体的粘性与温度有关,对于液体,温度升高粘度减小,气体温度升高粘度增加。粘性的大小用粘度表示,粘度又分为运动粘度与动力粘升高粘度增加。粘性的大小用粘度表示,粘度又分为运动粘度与动力粘度。度。v运动粘度运动粘度单位是单位是m m2 2/S/S,简称斯。动力粘度,简称斯。动力粘度单位是单位是Ns/mNs/m2 2。或。或Pa.sPa.s(帕(帕.秒)秒)v单位体(容)积物质的质量称为密度,单位为单位体(容)积物质
7、的质量称为密度,单位为“kg/mkg/m3 3。常用符号。常用符号表表示。示。v单位质量的物质所占有的容积称为比容,用符号表示单位为单位质量的物质所占有的容积称为比容,用符号表示单位为“米米3 3/千克千克(m(m3 3/kg)”/kg)”。常用符号常用符号v v表示。表示。v显然,显然,=1/v=1/vv比重:比重:=g=g。国际单位为:。国际单位为:N/mN/m3 3或或kN/mkN/m3 3。v=6PPT课件1.2.6.压力v 压力压力液体单位面积上所受的垂直作用压力称为压力。液体单位面积上所受的垂直作用压力称为压力。通常用通常用P P表示。常用单位有巴、帕斯卡、兆帕、大气压等。表示。常
8、用单位有巴、帕斯卡、兆帕、大气压等。换算关系:换算关系:1bar=101bar=105 5Pa=1.02kgf/cmPa=1.02kgf/cm2 2=0.1MPa=0.1MPa。v 1MPa=101MPa=106 6Pa=10bar=10.2kgf/cmPa=10bar=10.2kgf/cm2 2v绝对压力、相对压力和真空度绝对压力、相对压力和真空度v以绝对零压力作为基准所表示的压力,称为绝对压力。以绝对零压力作为基准所表示的压力,称为绝对压力。v 以当地大气压力为基准所表示的压力,称为相对压力。以当地大气压力为基准所表示的压力,称为相对压力。相对压力也称表压力。相对压力也称表压力。v 相对压
9、力为负数时,工程上称为真空度。真空度的大小相对压力为负数时,工程上称为真空度。真空度的大小以此负数的绝对值表示。以此负数的绝对值表示。v绝对压力、相对压力与真空度的相互关系绝对压力、相对压力与真空度的相互关系 如下所示:如下所示:7PPT课件绝对压力表压力(相对压力)真空度绝对压力大气压力绝对真空绝对压力、相对压力与真空度间的相互关系8PPT课件v产生局部损失的原因是:流动断面发生变化产生局部损失的原因是:流动断面发生变化时,断面流速分布发生急剧变化,并产生大时,断面流速分布发生急剧变化,并产生大量的旋涡。由于流体的粘性作用,旋涡中的量的旋涡。由于流体的粘性作用,旋涡中的部分能量转变为热能使流
10、体升温,从而消耗部分能量转变为热能使流体升温,从而消耗机械能。机械能。v管道进口、管道的突缩、突扩部分、阀门、管道进口、管道的突缩、突扩部分、阀门、弯头等管件部分均会发生局部阻力。弯头等管件部分均会发生局部阻力。v局部损失与管长无关,只与局部管件有关局部损失与管长无关,只与局部管件有关v局部阻力的分类:局部阻力的分类:v流向改变流向改变 9PPT课件流向改变产生流阻流向改变产生流阻10PPT课件断面改变产生流阻断面改变产生流阻11PPT课件1.3闸阀结构特点v1.3.11.3.1阀门的参数阀门的参数v参数:代表阀门特征的一些数据或符号,称为阀门的参数。参数:代表阀门特征的一些数据或符号,称为阀
11、门的参数。如,口径(规格),压力(公称压力),温度,介质,流量,如,口径(规格),压力(公称压力),温度,介质,流量,材料,驱动方式等等。材料,驱动方式等等。v阀门口径:一般用阀门口径:一般用DNDN(mmmm)或)或NPSNPS(inin英寸英寸”)表示,如)表示,如DN50DN50、DN100DN100、DN600DN600、8”8”、12”12”等。口径是代表阀门名义尺寸的重等。口径是代表阀门名义尺寸的重要参数。要参数。v公称压力(或压力级):一般用公称压力(或压力级):一般用PNPN或磅级(或磅级(CLASS CLASS)表示。)表示。如如PN16PN16、PN20PN20、PN25P
12、N25、PN40PN40、PN50PN50、PN64PN64、PN100PN100、PN160PN160、PN250PN250、PN320PN320、PN420PN420;150Lb150Lb、300Lb300Lb、400Lb400Lb、600Lb600Lb、800Lb800Lb、900Lb900Lb、1500Lb1500Lb、2500Lb2500Lb、4500Lb4500Lb等。公称压力或压等。公称压力或压力级是代表阀门在规定温度下承受介质工作压力高低的重要力级是代表阀门在规定温度下承受介质工作压力高低的重要参数。所有阀门都不应该在公称压力(或压力级)规定的温参数。所有阀门都不应该在公称压力
13、(或压力级)规定的温度压力下使用。度压力下使用。12PPT课件公称压力与压力等级的对照关系公称压力PN与压力等级的对照关系表CLASS150 300 600900 1500200025004500PN16202540506410015016025032042075013PPT课件1.3.2阀门零件:v1.3.2.1壳体壳体承压件,将介质包围在内的零件。如阀体、承压件,将介质包围在内的零件。如阀体、阀盖等。闸板、阀杆也称为承压件。如阀门关闭时闸板受压。阀盖等。闸板、阀杆也称为承压件。如阀门关闭时闸板受压。阀杆处在介质内外,有时在顶端产生外漏。阀杆处在介质内外,有时在顶端产生外漏。v1.3.2.2
14、内件内件浸渍在介质内的零件。如阀座、闸板(阀瓣、浸渍在介质内的零件。如阀座、闸板(阀瓣、蝶板、球体)阀杆、密封圈等等。蝶板、球体)阀杆、密封圈等等。v1.3.2.3关闭件关闭件截断介质流动等零件,属于内件。如,阀截断介质流动等零件,属于内件。如,阀座、闸板(阀瓣、蝶板、球体)等。座、闸板(阀瓣、蝶板、球体)等。v1.3.2.4密封面密封面关闭阀门时,相互接触其封堵介质作用的关闭阀门时,相互接触其封堵介质作用的平面或曲面。平面或曲面。v1.3.2.5密封副密封副形成密封面的一对零件。形成密封面的一对零件。v1.3.2.6动件动件开关阀门时,产生运动实现密封的零件。如开关阀门时,产生运动实现密封的
15、零件。如闸板(阀瓣、蝶板、球体)等。闸板(阀瓣、蝶板、球体)等。v1.3.2.7静件静件开关阀门时,静止不动,与运动部件接触形开关阀门时,静止不动,与运动部件接触形成密封的零件。如,阀座。成密封的零件。如,阀座。14PPT课件v1.3.2.81.3.2.8动密封动密封关闭件形成的密封。又称主密封、内部关闭件形成的密封。又称主密封、内部密封或上下游密封。密封或上下游密封。v1.3.2.91.3.2.9静密封静密封形成密封的零件之间不发生相对运动。形成密封的零件之间不发生相对运动。如,阀体阀盖之间的密封。又叫对外密封。如,阀体阀盖之间的密封。又叫对外密封。v1.3.2.101.3.2.10副密封副
16、密封阀杆与阀盖之间形成的密封。又称上密阀杆与阀盖之间形成的密封。又称上密封或倒密封。一般存在与闸阀、截止阀或节流阀结构。封或倒密封。一般存在与闸阀、截止阀或节流阀结构。v1.3.2.111.3.2.11密封种类密封种类按照不同结构、不同原理对密封进行按照不同结构、不同原理对密封进行类别划分。类别划分。v 按结构分类,如,软密封(非金属密封副,如填料密封按结构分类,如,软密封(非金属密封副,如填料密封和垫片密封)、硬密封(金属密封)或多层次复合密封。和垫片密封)、硬密封(金属密封)或多层次复合密封。v 按密封原理分类有强制密封、自动密封或半自动密封等。按密封原理分类有强制密封、自动密封或半自动密
17、封等。v闸阀典型结构见下图,其壳体、内件、动件、静件及密封形闸阀典型结构见下图,其壳体、内件、动件、静件及密封形式如图。式如图。15PPT课件闸阀典型结构图闸阀典型结构图16PPT课件参考图例:图2球阀 图3 蝶阀 17PPT课件1.3.31.3.3密封密封泄漏关系泄漏关系v内漏内漏阀门关闭件之间产生的泄漏,又称阀门关闭件之间产生的泄漏,又称密封面泄漏或密封漏。一般是泄漏到下游管密封面泄漏或密封漏。一般是泄漏到下游管道内部。也有泄漏在外部,如安全阀及真空道内部。也有泄漏在外部,如安全阀及真空破坏阀等。破坏阀等。v外漏外漏介质泄漏到阀门壳体包围以外的空介质泄漏到阀门壳体包围以外的空间里。有填料泄
18、漏、垫片泄漏及壳体表面泄间里。有填料泄漏、垫片泄漏及壳体表面泄漏等。漏等。18PPT课件19PPT课件阀杆填料密封和上密封阀杆填料密封和上密封密封的作用:减缓介质对填料侵蚀。不意味着可以带压更换填料20PPT课件1.3.4垫片密封垫片密封21PPT课件1.3.51.3.5密封原理密封原理强制密封、半自动密封强制密封、半自动密封22PPT课件强制密封型式强制密封型式23PPT课件双向强制密封闸板24PPT课件自动密封闸板自动密封闸板25PPT课件密封机理:密封机理:v塑性密封塑性密封非金属垫片,在密封力作用下非金属垫片,在密封力作用下发生塑性变形。一般不能重复使用。发生塑性变形。一般不能重复使用
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