یک شیر با افزایش مقاومت به مسیر سیال، سرعت جریان را کاهش می دهد. مایع یا گاز فقط به این دلیل حرکت می کند که اختلاف فشار بین دو نقطه وجود دارد و یک شیر نیمه بسته سهمی از این اختلاف را برای خود می گیرد. آنچه شیر مصرف می کند دیگر برای عبور سیال از طریق بقیه خط در دسترس نیست، بنابراین جریان در مقدار کمتری ته نشین می شود. این کل مکانیسم در یک جمله است.
جزئیات مفید در این است که یک سوپاپ چقدر فشار می دهد، چگونه شکل تریم آن ادعا را با حرکت شیر تغییر می دهد، و در حالی که جریان کاهش می یابد برای بقیه سیستم چه اتفاقی می افتد. ما بیش از یک دهه است که شیرها و اتصالات فولادی ضد زنگ را برای خطوط ابزارآلات، هیدرولیک و صنعتی عمومی عرضه کرده‌ایم، و سوالات مشتریان در مورد دریچه گاز از یک الگوی بسیار آشنا پیروی می‌کند. اینجاست.
آنچه در داخل یک شیر نیمه بسته اتفاق می افتد
محدودیت توسط تریم ایجاد می شود: سوزن، پلاگ، دیسک یا توپ که به سمت صندلی خود حرکت می کند. بسته شدن دریچه، ناحیه باز را باریک می کند و دو اثر به دنبال دارد.
- سرعت مایع افزایش می یابد. پیوستگی مستلزم آن است که همان جرم از ناحیه کوچکتری عبور کند، بنابراین سرعت در گلو افزایش می‌یابد و طبق اصل برنولی، فشار استاتیکی موضعی کاهش می‌یابد.
- انرژی در پایین دست از بین می رود. سیال تسریع شده هرگز فشار خود را به طور کامل بازیابی نمی کند. تلاطم و اصطکاک در پی محدودیت انرژی مکانیکی را به گرما تبدیل می کند که سیال آن را با خود می برد.
این اثر دوم چیزی است که واقعاً مهم است. شیر پلاگینی نیست که به سادگی یک لوله را مسدود کند. انرژی فشار را به اتلاف غیر قابل برگشت تبدیل می کند. هر چه این تلفات بزرگتر شود، اختلاف فشار کمتری برای هدایت جریان باقی می ماند و سرعت جریان کمتر می شود.
افت فشار، ارزی است که جریان را می خرد
فشار تولید شده توسط یک پمپ، یک رگولاتور یا یک هدر گاز را به عنوان بودجه در نظر بگیرید. لوله‌های تامین، فیلترها، مبدل‌های حرارتی، شیرها و لوله‌های تخلیه همگی بخشی از آن را صرف می‌کنند و آنچه باقی می‌ماند همان چیزی است که در واقع سیال را حرکت می‌دهد. دریچه گاز سهم شیر را افزایش می دهد، مازاد کوچک می شود و جریان کاهش می یابد تا زمانی که کتاب ها دوباره متعادل شوند.
فشار منبع ثابت در مقابل پمپ
با یک تنظیم کننده فشار یا یک هدر گاز در بالادست، فشار منبع تقریباً ثابت باقی می ماند که شما شیر را ببندید. افت فشار خود شیر افزایش می یابد، جریان کاهش می یابد و معادله اندازه زیر نتیجه را توضیح می دهد.
با یک پمپ گریز از مرکز تصویر تغییر می کند. دریچه گاز مقاومت را افزایش می دهد و منحنی سیستم را تندتر می کند، بنابراین نقطه عملکرد در امتداد منحنی پمپ به سمت فشار تخلیه بالاتر و جریان کمتر می لغزد. سوپاپ به جای اینکه به تنهایی عمل کند پمپ را هدایت می کند. پمپی که دریچه گاز عقب است می تواند از بهترین نقطه کارایی خود به سمت چپ کار کند، در داخل گردش کند، داغ تر و پر سر و صداتر کار کند و مهر و موم خود را زودتر ببندد.
اعداد: Cv، Kv و قانون ریشه مربع
ظرفیت شیر به صورت ضریب جریان بیان می شود. در واحدهای ایالات متحده که Cv است، گالن در دقیقه آب 60 درجه فارنهایت که با یک افت psi از شیر عبور می کند. معادل متریک Kv است. برای مایع:
Q = Cv × √(ΔP / SG)
در جایی که Q جریان است، ΔP افت فشار در سراسر شیر و SG وزن مخصوص مایع است. از آنجایی که Cv خود به موقعیت سوپاپ بستگی دارد، معادله هر دو اثر را به طور همزمان دارد: دهانه Cv را تغییر می‌دهد و دریچه گاز ΔP را تغییر می‌دهد.
ریشه مربع چیزی است که مردم را جلب می کند. جریان متناسب با افت فشار نیست، بلکه با ریشه مربع آن متناسب است، بنابراین در یک دهانه ثابت، کاهش افت فشار موجود به یک چهارم جریان را به نصف می رساند. همین ریاضیات توضیح می‌دهد که چرا چرخش کوچک ساقه روی یک شیر تقریباً بسته، جریان را به شدت تغییر می‌دهد: در بالابر پایین، یک تغییر کسری در ناحیه باز درصد زیادی تغییر در Cv ایجاد می‌کند.
ویژگی های دریچه: چگونه جریان به آرامی سقوط می کند
دو دریچه با ظرفیت یکسان در حالت باز کامل می توانند در نیمه باز رفتار بسیار متفاوتی داشته باشند. ویژگی ذاتی چگونگی رشد Cv با سفر را توصیف می کند.
| سفر ساقه | تریم خطی | تریم با درصد برابر | تریم با باز شدن سریع |
|---|---|---|---|
| 10% | 10% | 3% | 50% |
| 30% | 30% | 7% | 85% |
| 50% | 50% | 14% | 100% |
| 70% | 70% | 31% | 100% |
| 100% | 100% | 100% | 100% |
تریم‌های باز شونده سریع به بیشترین ظرفیت خود در یک سوم اول سفر می‌رسند که مناسب کار هنگام و خاموش کردن است. تریم های با درصد برابر وسیع ترین محدوده قابل کنترل را ارائه می دهند و انتخاب معمولی برای حلقه های کنترل هستند. تریم های خطی مناسب مواردی هستند که افت فشار در سراسر شیر نسبتاً ثابت می ماند.
رفتار نصب شده هرگز دقیقاً با منحنی منتشر شده مطابقت ندارد، زیرا ΔP در سرتاسر شیر با تغییر جریان تغییر می کند، که یکی دیگر از دلایل رایج بودن تریم درصد برابر در سیستم های پمپ دریچه گاز است.
هنگام بستن بیشتر، کاهش جریان متوقف می شود
محدودیتی برای کارهایی که یک سوپاپ می تواند انجام دهد وجود دارد. از آنجایی که مایع از باریک ترین نقطه درست پایین دست صندلی که به نام ورید منقبضه شناخته می شود شتاب می گیرد، فشار آن می تواند کمتر از فشار بخار مایع باشد. حباب‌ها تشکیل می‌شوند و وقتی بیشتر در پایین دست فرو می‌روند، برش و دیواره لوله را چکش می‌کنند. این کاویتاسیون است و خود را با صدای تق تق و یک صندلی به آرامی در حال فرسایش اعلام می کند.
اگر فشار پایین دست کمتر از فشار بخار بماند، حباب ها هرگز فرو نمی ریزند و سیال تا حدی بخار شده شیر را ترک می کند. چشمک می زند و می تواند در عرض چند هفته یک دریچه را خراب کند. گازها سقف خاص خود را دارند: هنگامی که سرعت در گلو به سرعت صوتی می رسد، جریان خفه می شود و کاهش فشار پایین دست بیشتر چیزی را تغییر نمی دهد. علامت همیشه یکسان است. شما مدام دریچه را می بندید، جریان پاسخ نمی دهد و نویز افزایش می یابد.
راه‌حل‌های معمول عبارتند از تقسیم افت فشار روی دو دریچه پشت سر هم، مشخص کردن تریم ضد کاویتاسیون یا افزایش فشار پایین دست.
تطبیق نوع شیر با کار
هر شیری برای دریچه گاز ساخته نشده است. استفاده از شیر ایزوله برای تنظیم جریان یکی از رایج ترین اشتباهاتی است که می بینیم و معمولاً با یک صندلی آسیب دیده و از دست دادن گیج کننده کنترل خاتمه می یابد.
| نوع سوپاپ | رفتار گزنده | نقش معمولی |
|---|---|---|
| دریچه سوزنی | تنظیم خوب و قابل تکرار در یک محدوده جریان کوچک | خطوط ابزار، نمونه برداری، تنظیم جریان کم |
| شیر گلوب | تغییر آرام و تدریجی با بردپذیری خوب | کنترل و تنظیم جریان عمومی |
| شیر توپی | تغییر کمی تا نزدیک بسته شدن، سپس ناگهانی | ایزوله و روشن/خاموش وظیفه |
| شیر دروازه | فقیر؛ دروازه و صندلی ممکن است آسیب ببیند | فقط انزوا |
| شیر پروانه ای | متوسط و بسیار وابسته به موقعیت دیسک | خطوط بزرگ، مقررات عمومی |
| شیر چک | قابل تنظیم نیست؛ به جهت جریان پاسخ می دهد | جلوگیری از جریان معکوس |
دریچه های سوزنی: انتخاب طبیعی برای کاهش ریز
یک سوزن مخروطی که در یک صندلی کوچک حرکت می کند، تغییر طولانی و تدریجی در ناحیه باز ایجاد می کند، به همین دلیل است که دریچه های سوزنی پاسخ استانداردی هستند زمانی که جریان باید به طور دقیق بریده شود و در آنجا نگه داشته شود: خطوط نمونه برداری، جریان های تصفیه، تغذیه تحلیلگر و مدارهای کم جریان. راهنمای ما به کاربردهای شیر سوزنی را پوشش می دهد که در آن جایگاه خود را کسب می کنند.
سوپاپ سوزنی نخ زن از جنس استنلس استیل برای خطوط نمونه برداری و مدارهای کم جریان، این شیر سوزنی فولادی ضد زنگ تنظیم جریان خوب و یک سوراخ آینه ای صیقلی را برای تنظیم پایدار ارائه می دهد. مشاهده محصول → شیرهای توپی: ایزوله عالی، دریچه گاز ضعیف
یک دریچه توپی با خوشحالی کاملاً باز یا کاملاً بسته است. تا حدی باز است، مسیر جریان نامناسب است، صندلی در معرض سیال با سرعت بالا قرار دارد و جریان در چند درجه آخر سفر به طور ناگهانی تغییر می کند.
شیر توپی دو فرول استیل ضد زنگ هنگامی که جریان باید به‌جای دریچه گاز کاملاً باز یا بسته شود، این شیر توپی ابزار فشار بالا ساخت و ساز یک تکه و قابلیت سرویس دهی بالا را ارائه می‌دهد. مشاهده محصول → به کار انداختن آن در ابزار و مدارهای هیدرولیک
در ابزار دقیق، کاهش جریان معمولا یک کار کوچک و محلی است: جداسازی یک فرستنده، تخلیه یک گیج، یا برش جریان نمونه به یک آنالایزر. یک منیفولد دو طرفه با دریچه سوزنی این تنظیم و قطع مثبت را در یک مجموعه به شما می دهد که تعداد اتصالات و تعداد مسیرهای نشت احتمالی را به حداقل می رساند.
شیر سوزنی منیفولد شیر دو طرفه فولادی ضد زنگ برای جداسازی ابزار دقیق و برش جریان نمونه، این شیر سوزنی منیفولد دو طرفه، تنظیم دقیق را با قطع کردن در یک مجموعه ترکیب می‌کند. مشاهده محصول → در مدارهای هیدرولیک این اصل در فشار بسیار بالاتر یکسان است، جایی که فرسایش یک خطر واقعی است و تزئینات سخت شده، ضخامت دیواره سخاوتمندانه و آب بندی قابل اعتماد ارزش هزینه اضافی کمی را دارند.
چک لیست عملی برای کاهش جریان
- جریان مورد نیاز خود را در شرایط عادی و حداقل و فشار موجود در هر انتهای مدار برقرار کنید.
- Cv یا Kv مورد نیاز را به جای حدس زدن از اندازه لوله محاسبه کنید.
- اندازه سوپاپ را طوری تنظیم کنید که عملکرد عادی بین 20 تا 80 درصد باز باشد و فضایی برای تنظیم در هر دو جهت باقی بماند.
- مشخصه را با حلقه تطبیق دهید: در جایی که شیر بخش زیادی از افت فشار را می گیرد، درصد برابر، در جایی که این کار را نمی کند، خطی است.
- وظایف انزوا و دریچه گاز را از هم جدا نگه دارید و هر زمان که افت فشار زیادی در یک مرحله اتفاق افتاد، جریان کاویتاسیون یا خفه را بررسی کنید.
نسخه کوتاه
یک شیر سرعت جریان را کاهش می دهد زیرا فشار را از سیال دور می کند و آن را به گرمایی تبدیل می کند که هرگز بازیابی نمی شود. بستن شیر سهم آن از اختلاف فشار موجود را افزایش می دهد و آنچه باقی می ماند دیگر برای حفظ جریان اولیه کافی نیست. این که چقدر راحت اتفاق می افتد بستگی به تر و تمیز دارد. چقدر می تواند پیش برود به مایع بستگی دارد. اگر اندازه یک دریچه را برای جریان خاصی تعیین می کنید، خوشحالیم که از طریق اعداد با شما کار می کنیم. نگاهی به محلول های سیستم سیال ما می سازیم، یا به سادگی شرایط خط خود را برای ما ارسال می کنیم و اجازه می دهیم آن را با هم اندازه کنیم.
