Рис.5.1. Расчётная схема по определению площадей проходных сечений.
Площадь проходного сечения основного ЗРЭ:
(5.1)
Площадь проходного сечения управляющего ЗРЭ:
(5.2)
Площадь проходного сечения дросселя:
(5.3)
Расчёт и построение статических характеристики
Найдём предварительное сжатие пружины управляющего клапана из уравнения настройки вспомогательного клапана:
(6.1)
Составим систему статических уравнений, из которых мы определим открытие вспомогательного клапана x, открытие основного клапана h, регулируемое давление p1 и давление в междроссельной камере p3 в зависимости от расхода:
(6.2)
Решая эти уравнение в математическом пакете MathCAD получим необходимые нам величины:
Найдём изменение площадей проходных сечений рабочих щелей для вспомогательного клапанов ЗРЭ по уравнению (4.9) и расход через управляющий клапан использую уравнение расхода, протекающего через рабочую щель управляющего клапана (4.4):
Рис. 6.1. Статическая характеристика клапана.
На основе полученных данных построим статическую характеристику и оценим пригодность его эксплуатации по показателю качества:
Определим неравномерность давления, выступающее в роле показателя качества:
Вывод: По результатам расчета и графику статической характеристики клапана видно, что неравномерность давления клапана выходит за допустимые пределы работы клапана (Δp=0,8 МПа), которые даны в задании (Δpрасчет>Δp), следовательно, данный клапан не удовлетворяет техническим требованиям и не пригоден к эксплуатации.
Изменение давления Δp в рабочей зоне изменения расхода от минимального до номинального зависит от диаметра клапана и жесткости пружины, следовательно, для уменьшения неравномерности давления клапана нужно изменять эти параметры для входа в допустимые пределы работы клапана.
Построение графической зависимости коэффициента расхода рабочей щели основного клапана от числа Рейнольдса и гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана
Для определения числа Рейнольдса воспользуемся формулой:
(16)
где, Q - –асход через клапан; ε – коэффициент сжатия(он у нас равен 1); D – диаметр основного ЗРЭ; ν – кинематическая вязкость(ν=0,12 Ст)
Для определения коэффициента расхода рабочей щели воспользуемся данной формулой:
(17)
где, соответственно, μк - –оэффициент расхода основного ЗРЭ; Rei – i-ое значение числа Рейнольдса(для каждого значения расхода); Reк- постоянная коэффициента коррекции, вычисляемая по формуле:
где, Kμ =0,045 (для всех щелей он одинаков)
В итоге мы имеем:
Рис.7.1. Зависимость коэффициента расхода от числа Рейнольдса.
Теперь построим зависимость гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана. Для этого воспользуемся уравнениями из математической модели, а именно уравнениями (8) и (10). Для разных значений открытия рабочей щели имеем:
По полученным данным строим искомую зависимость:
График 7.2. Зависимость гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана.
Вывод: Все необходимые зависимости были успешно получены, графики соответствуют виду теоретическим типовым характеристикам напорного клапана непрямого действия.