双金属片式疏水阀的设计.pdf

996年第4期
双金属片式硫疏水阅的设计
北京市门总厂注建芳
摘要開速了S47H-100型双金属片式疏水的エ作原理和结构特点,介绍了有关参数的设
计计算。
叙词:水阅热双金属片设计
概述
7-10型疏水く图3)由壳体和动作
S47H10型双金属片式疏水阅属テ表静执行机构两大部分组成,其动作执行机构组件
力型蒸汽碗水阀。该阀利用熟双金属元件的り热由热双金属元件、阀芯和阀座等零件组成。此
敏特性,依靠介质的温变化,使汉金属元件产
外,阀芯为反向安装,兼有止回作用。阀内设有
生弯曲变形?从而生热推力。该推力与介质对
过滤网,可以防止污物进人密封装置而影响密
阀芯的作用力方向相反,利用其差值的大小控封性能,该阀总体结构紧凑?加工方便,易于使
制密封元件的开启和关闭(图1),实现自动排
用和维修,如壳体泄漏或开关阀门动作失灵.可
水阻汽的目的。
单独更换壳体或温度调节器?因而提高了寿命,
降低了成本。
3
6000
3000
2000
图1双金属片式疏水岡工作原理
1000
(a)开启状态(b)关闭状态
长800
双金属片式疏水阀的工作压力8.7MPa
400
工作压差≤6.4MPa,工作温度≤300℃?允许温
300
度450℃。该阀在不同的排水过冷度下具有不
0.20.40.61,02.03.05.06.4
同的排水量(图2),它既有热静力型疏水阀的
压差MPa
性能,又具有工作中无蒸汽漏损和排空性能好
的特点,工作平稳,动作可靠,噪声小,使用寿命
图2排水量特性
长。阀盖顶端的调节机构可以调整控制元件的
1.过冷度为10C时的凝结水的排量2.过冷度为30C
间隙量,以调节凝结水的排放温度,因此适用于
时的凝结水排量3.冷水排量
多种工况条件。
2.热双金属片材料的选择
结构设计
热双金属元件是该阀的主要控制元件·其
性能参数有热敏感性、电阻率、弹性模量和使用
1.总体结构
温度范围等。针对该疏水阀的性能要求?首先要
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1996年第4期
考虑选择适当的允许使用温度范围。被选用的
由式(1)可知,比弯曲K和弹性模量E越
热双金属的允许使用温度范的上下限必须超大,元件的热推力越大。因此,根据产品需要和
过该阀的最高和最低允许温度。因为在允许使试验验证,产品的比弯曲K选10×10-で-1左
用温度的上下限,元件的热敏感性或其他性能右·弹性模量选15000~2000VTPa。根据该疏水
已有所降低,但不致出现残余变形或材料结构阀的特殊工作条件,选用了耐蚀型双金属材料。
变形而失去继续工作的能力。另外,还应当考虑
3.热双金属元件形状
材料的线性温度范围。在这个温度范围内·热双
该疏水阀是通过热双金属元件受热变形后
金属具有最高的热敏感性,其比弯曲值与温度产生热推力F克服介质在岡芯上的作用力Fk
之间的关系基本上呈直线关系。因此设计中所完成启闭动作的。根据力学原理.Fk为
选用的材料的线性温度范围必须超过产品的最
FK=A
(2)
高和最低工作温度。对于该阀,其允许使用温度式中Fk-介质对阀ざ的作用方N
范固定为500℃,线性温度范围定为450℃
んーー排水孔的过流面枳,m2
介质压力,MPa
如果仅从疏水阀能否动作考虑,只要材料
选择适当,结构尺寸合理,采用简单形状的元件
即可满足要求。但从节约能源的角度评价,双金
属片疏水阀应在较大的压力范围内使用,其动
作温度即排放凝结水的温度应尽量接近蒸汽的
饱和温度。热双金属片在受热时不仅产生纵向
弯曲,而且产生横向弯曲,而纵向弯曲的速度大
于横向弯曲。随着温度的升高·横向弯曲速度逐
渐增大,纵向弯曲速度逐渐减小。经过试验·将
元件形状设计成一个多边形(图4a).令其A=B
图3S47H-100型流水阀
>C,这样元件在工作过程中能达到AB和C
1.螺塞2.阀盖3.动作执行机构4.过滤网5.体
分別进入工作状态。温度升高时·A和B首先进
以上两项参数确定之后,进一步考虑材料
入工作状态。温度继续升高达到一数值后C
的热敏感性和机械性能,即比弯曲区和弹性模,进入工作状态,此时纵向弯曲速度大于横向弯
量E、根据材料力学原理,热双金属元件在工作
曲速度。当温度进一步升高时·纵向弯曲速度逐
过程中所产生的热推力与其比夸曲和弹性模量
成正比。
渐减小,横向弯曲速度增大。通过比较可以看
出.在双金属片冷调整间隙一定的条件下,各压
F2=K?E??a
力点下的排水温度与饱和温度之差.卞一致
式中F一热双金属元件产生的热推力.N
图4b),即过冷度值相同
K一一比弯曲,℃
4、阅座与阀芯的设计
E一弹性模量,MPa
该阀的阀芯与阀座之间构成了两级串联节
一温度差,℃
流环结构(图5a)。根据流体热动力学原理及有
元件的体积系数
n
关资料介绍,当冷水通过两级节流环时,中间压
力较小。当水温超过一定值后?中间压力逐渐升
B一双金属片的宽度,mm
高。当水温接近饱和温度时,中问压力最高。对
S一双金属片的厚度,mm
于饱和水,中间压力稍有降低。对于饱和蒸汽
Lー一双金属片的长度,mm
中间压力又有所下降(图5b)。
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