[发明专利]一种带孔板的高参数多级减压阀的减压结构设计方法

摘要

本发明公开了一种带孔板的高参数多级减压阀的减压结构设计方法，所述方法适用于主体节流元件为阀芯和孔板的高参数多级减压阀的设计，设计步骤包括：计算工质的临界压力比v_cr；计算带多孔板的多级减压阀的减压级数；计算各级节流元件的压力比v；计算第j级孔板的进口压力P_j；计算不同流量开度下阀芯处的流通截面积；计算最大流量下各孔板流通截面积；利用有限元方法对实际各级节流元件的减压比进行校验。本发明可实现高参数多级减压阀的合理化定参数设计，尤其在高压力比条件下，蒸汽在各级节流元件前后压力比均大于临界压力比，可避免减压阀内出现超声速流动的情况下，减小流体在多级减压阀内的湍流耗散和损失，更节能、安全和稳定。

主权项

一种带孔板的高参数多级减压阀的减压结构设计方法，其特征在于：所述带多孔板的高参数多级减压阀的主体节流减压元件为阀芯和孔板，设计步骤包括：(1)取过热蒸汽的等熵指数κ，利用下式计算工质的临界压力比v_cr：$V_{cr}={\left(\frac{2}{\mathrm{\κ}+1}\right)}^{\frac{\mathrm{\κ}}{\mathrm{\κ}-1}};$(2)根据减压阀的进口压力，出口压力和过热蒸汽的临界压力比计算得到带多孔板的多级减压阀的减压级数，所述减压级数n应满足：$n\>{\log }_{v_{cr}}(P_o/P_i)$上述式中，P_i为多级减压阀的进口压力，P_o为最后一块孔板的出口压力，v_cr为过热蒸汽的临界压力比，n为减压级数，n的数值为大于的最小整数，第一级节流元件为阀芯，孔板数为n‑1；(3)根据减压级数计算各级节流元件的压力比v，压力比v的计算公式为：$v=\sqrt[n]{P_o/P_i};$(4)根据阀门进口压力P_i和实际各级节流元件的减压比v，得到第j级孔板的进口压力P_j为：P_j＝P_iυ^j(j＝1,2,…,n‑1)；(5)不同流量开度下阀芯处的流通截面积计算公式为：$A=\frac{q_m}{{\mathrm{CC}}_{*}\sqrt{P_o/v_{cr}}}$上述式中，A为阀芯处的流通截面积，q_m为流体的质量流量，v_cr为过热蒸汽的的临界压力比，C为流出系数，C表示实际流量与理论流量之间的比值，C_*为一维等熵流动热力学特性的无量纲函数，C_*的定义为：$C_{*}=\sqrt{\mathrm{\κ}{\left(\frac{2}{\mathrm{\κ}+1}\right)}^{\frac{\mathrm{\κ}+1}{\mathrm{\κ}-1}}};$(6)计算最大流量下各孔板流通截面积，计算公式为：$A=\frac{q_m}{{\mathrm{CC}}_{*}\·\sqrt{P_j/{\mathrm{\υ}}_o}},(j=1,2,...,n-1);$(7)利用有限元方法对实际各级节流元件的减压比进行校验。