线性流量阀的设计问题2.
调节阀流量系数计算公式和选择数据
调节阀流量系数计算公式和选择数据调节阀是工业生产过程中常用的一种流量控制设备，通过改变阀门开度实现流量的调节和控制。
调节阀的流量特性是一个非线性曲线，通常通过流量系数来描述。
流量系数是指，在单位压差下，通过阀门所能流过的液体的流量与阀门的开度之间的关系。
调节阀流量系数计算公式通常包含两个主要参数：阀门的开度和压差。
常见的调节阀流量系数计算公式有两种：流量系数计算公式和修正流量系数计算公式。
1.流量系数计算公式流量系数计算公式通常为以下形式：Cv=Q/√ΔP其中，Cv是调节阀的流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差。
2.修正流量系数计算公式修正流量系数计算公式是对流量系数计算公式进行修正，考虑了液体的特性、密度、黏度等因素，通常为以下形式：Cv=Q/√(SG*ΔP)其中，Cv是修正流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差，SG是液体的相对密度。
选择数据通常包括以下几个方面：1.流量范围根据实际工艺要求和流体特性，确定调节阀的流量范围。
包括最小流量、额定流量和最大流量。
2.压差范围根据实际工艺情况和管路布局，确定调节阀的压差范围。
包括最小压差、额定压差和最大压差。
3.流体特性根据液体的物理、化学特性，选择适合的调节阀型号。
包括液体的温度、压力、粘度、相对密度等参数。
4.调节特性根据实际工艺要求，选择适合的调节阀调节特性。
常见的调节特性有线性、等百分比、快开、快关等。
5.阀门材质根据液体的化学性质，选择适合的阀门材质。
常见的阀门材质有铸钢、不锈钢、铸铁、黄铜等。
平衡阀问题
平衡阀问题平衡阀的种类及其结构特点应用平衡阀是在水力工况下，起到动态、静态平衡调节的阀门。
如：静态平衡阀，动态平衡阀。
静态平衡阀亦称平衡阀、手动平衡阀、数字锁定平衡阀、双位调节阀等，它是通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到热平衡的作用。
动态平衡阀分为动态流量平衡阀，自力式自身压差控制阀等。
动态流量平衡阀亦称：自力式流量控制阀、自力式平衡阀、定流量阀、自动平衡阀等，它是跟据系统工况（压差）变动而自动变化阻力系数，在一定的压差范围内，可以有效地控制通过的流量保持一个常值，即当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小的动作能够保持流量不增大，反之，当压差减小时，阀门自动开大，流量仍照保持恒定，但是，当压差小于或大于阀门的正常工作范围时，它毕竟不能提供额外的压力，此时阀门打到全开或全关位置流量仍然比设定流量低或高不能控制。
动态压差平衡阀，亦称自力式压差控制阀、差压控制器、稳压变量同步器、压差平衡阀等，它是用压差作用来调节阀门的开度，利用阀芯的压降变化来弥补管路阻力的变化，从而使在工况变化时能保持压差基本不变，它的原理是在一定的流量范围内，可以有效地控制被控系统的压差恒定，即当系统的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，它能保证被控系统压差增大反之，当压差减小时，阀门自动开大，压差仍保持恒定。
自力式压差控制阀，在控制范围内自动阀塞为关闭状态，阀门两端压差超过预设定值，阀塞自动打开并在感压膜作用下自动调节开度，保持阀门两端压差相对恒定。
动态平衡阀分为流量（流量动态控制阀）和压差（自力式压差控制阀）控制两种，他们和静态区别在于静态平衡阀（也叫做数字锁定平衡阀）需要通过专用智能仪表进行一次性调试后锁定，将系统的总水量控制在合理范围内，但是每次改动都需要通过仪表对阀进行再锁定，动态的是自力的不用这么麻烦的，依靠管网中被调介质自身的压力变化进行自动恒定流量，静态的在工程造价上要略微便宜些！不一样，液控单向阀是有压力以后就开启，一般是不可调，并且开启压力较低；而外控平衡阀的控制压力是可调节的，并且相对较高，所以可以实现一定的顺序动作，并可以保证上腔有一定的压力，这样可维持动作的平稳．回油压力=调定压力—控制压力*倍数，所以当控制压力很大，调定压力偏小时，回油压力就很小了。
阀门的流量特性曲线
快 开 型 流 量 特 性 示 意 图
阀 芯 特 点 形 成 不 同 的 特 性
阀 芯 的 构 成
阀 门 的 固 有 特 性 曲 线
相对行程%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
相对流量%
3.33
4.68
6.58
9.25
12.99
18.26
25.65
36.05
50.65
71.17
100
3。快开流量特性 此种流量特性的控制阀在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流 量很快就达到最大；此后再增加开度，流量变化很小，故称快开性流量特性。 它的相对流量与相对行程的函数关系用下式描述： dq=Kv2q-1dι 代入边界条件，求解得到快开流量特性的函数关系是 q=Q/Qmax=(1/R)√1+(R2-1)L/Lmax=(1/R)√1+(R2-1)ι 快开流量特性控制阀的增益Kv2与流量的倒数成正比，或Kv2∝1/Q,随流量增 大，增益反而减小。 由于这种流量特性的控制阀在小开度时就有较大流量，在增大开度，流量变 化已很小，因此称之为快开流量特性。通常有效行程在1/4阀座直径。 快开流量特性的增益： Kv2=[(Q2max-Q2min)/2Lmax]1/R 工厂实际使用的快开流量特性的函数关系如下 q=Q/Qmax=1-(1-1/R)(1-L/Lmax)2=1-(1-1/R)(1-ι )2 实际快开流量特性的增益 Kv2=2Qmax/Lmax(1-1/R)(1-L/Lmax)
1。线性流量特性 线性流量特性关系是指平衡阀的相对流量与相对位移成直线关系。 即单位位移变化所引起的流量变化是常数。用函数的关系描述为 dq=Kv2dι 两边积分，并带入边界条件 L=0 Q=Qmax L=Lmax Q=Qmax 如果定义控制阀的固有可调比 R=Qmax/Qmin 则带入积分常数后，线性流量特性表示 q=Q/Qmax=1/R[1+(R-1)· L/Lmax]=(R-1/R)ι +1/R 上式表明，线性流量特性平衡阀的相对流量与相对行程呈现线性关系， 直线的斜率是（R-1)/R,截距是1/R.因此，线性流量特性控制阀的增益Kv2 （即直线方程的斜率）与可调比R有关；与最大流量Qmax和流过阀门的流 量Q无关。Kv2 是常数。即增益Kv2=1-1/R.可调比R不同，表示最大流量与 最小流量之比不同，从相对流量坐标看，表示为相对行程为零时的起点不 同，起点的相对流量是1/R。由于最大行程时获得最大流量，因此，相对 行程为1时的相对流量为1。线性流量特性控制阀在不同的行程，如果行程 变化相同，则流量的相对变化量不同。 例：计算R=30时线性流量特性控制阀，行程变化量为10%时，不同行程位置 的相对变化量？
大学生数学建模介绍及其入门
大学生数学建模介绍及其入门1.数学建模介绍1.1数学建模概念数学建模是运用数学模型解决比较实际的问题，如某区域水资源评价问题、水利工程项目风险评价问题、水资源污染增长预测问题、快递员派送快递的最短路径问题等等。
1.2数学模型的概念数学模型是运用数理逻辑方法和数学语言建构的科学或工程模型，通俗的讲就是数学方法，例如初中就学过的线性规划模型，高中学过的方差分析模型、排队论、图论，大学学过的插值拟合模型、常微分方程模型等等。
这些都是学过的，还有些没有学过的主要有：层次分析法、神经网络模型、模糊数学模型、灰色系统理论模型、遗传算法模型、模拟退火算法模型。
1.3数学建模模型分类及其应用领域数学建模模型主要分为三大类：预测模型、优化模型、评价模型。
➢预测模型：神经网络预测、灰色预测、拟合插值预测（线性回归）、时间序列预测、马尔科夫链预测、微分方程预测、Logistic模型等等。
应用领域：人口预测、水资源污染增长预测、病毒蔓延预测、竞赛获胜概率预测、月收入预测、销量预测、经济发展情况预测等在工业、农业、商业等经济领域，以及环境、社会和军事等领域中都有广泛的应用。
➢优化模型：规划模型（目标规划、线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划）、图论模型、排队论模型、神经网络模型、现代优化算法（遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、禁忌搜索算法）等等。
应用领域：快递员派送快递的最短路径问题、水资源调度优化问题、高速路口收费站问题、军事行动避空侦察的时机和路线选择、物流选址问题、商区布局规划等各个领域。
➢评价模型：模糊综合评价法、层次分析法、聚类分析法、主成分分析评价法、灰色综合评价法、人工神经网络评价法等等。
应用领域：某区域水资源评价、水利工程项目风险评价、城市发展程度评价、足球教练评价、篮球队评价、水生态评价、大坝安全评价、边坡稳定性评价等领域。
1.4数学建模发展介绍最早起源于美国，即美国大学生数学建模竞赛（1985年），美赛是数学建模的鼻祖，初始只有几十支队伍参赛，后来清华大学、北京大学、复旦大学等也参加了美国赛，后来由清华大学姜启源等教授把数学建模逐渐引入国内，1992年开始举办中国大学生数学建模竞赛，1999年美国大学生数学建模竞赛有了跨学科的数学建模竞赛（与经济学、政治学、化学、生物学等学科交叉），1999年美国又开始举办了中学生数学建模竞赛，2004年中国开始举办全国研究生数学建模竞赛，2014年中国开始举办全国中学生数学建模竞赛。
技术规格及要求阀门)
技术规格及要求阀门)阀门是一种用于控制流体的装置，具有开关功能。
在工业生产和日常生活中广泛应用，常见的有闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等。
每种阀门都有其特定的技术规格和要求，以下是一些常见的技术规格和要求。
1.强度和耐久性：阀门在使用过程中需要承受一定的压力和温度，在设计时要考虑到其强度和耐久性。
阀门的材质、厚度和连接方式等都会对其强度和耐久性产生影响。
通常来说，阀门应能够在长期使用中保持良好的密封性能和运动灵活度，不受外力影响而导致损坏。
2.密封性能：阀门的密封性能是其最重要的特性之一、阀门的密封性能直接影响着流体的控制效果和阀门的寿命。
常见的阀门密封方式有金属密封、柔性密封和填料密封等。
金属密封具有耐压、耐高温等特点，适用于高压、高温和强腐蚀介质的场合。
柔性密封具有良好的密封性能和运动灵活度，适用于低压、低温和非腐蚀介质的场合。
填料密封则是通过填充密封材料来实现密封，适用于高温和腐蚀介质的场合。
3.安全性：阀门在使用过程中需要具备一定的安全性能，以防止事故的发生。
例如，闸阀和截止阀应具备可靠的切断流体的能力，球阀和蝶阀应具备良好的密封性能，以避免泄漏。
此外，阀门还应具备一些特殊的安全装置，如防爆装置、紧急切断装置等，以确保在紧急情况下能够快速切断流体。
4.流量特性：阀门的流量特性是指阀门在全开到全关过程中，流体流量与开度之间的关系。
常见的流量特性有等百分比、线性、快速开启和快速关闭等。
不同的流量特性适用于不同的工况，根据实际需求选择合适的阀门流量特性。
5.过流能力：指阀门在流体通道中允许流过的最大流量。
过流能力主要取决于阀门的通道尺寸和流体的压力。
对于过流能力要求较高的场合，可以选择通道直径较大的阀门或采用多通道的结构。
6.控制精度：对于需要进行流量调节的场合，阀门的控制精度是重要的技术指标。
在设计和制造阀门时，需要考虑到其操作力矩、控制灵敏度和调节范围等因素，以提高阀门的控制精度。
7.外观和参数标识：阀门的外观应美观、整洁，符合相关的工业标准和规范。
阀压力流量曲线
阀压力流量曲线
阀压力流量曲线是描述阀门在不同开度下，对应压力和流量变化关系的图形。
它是阀门性能的重要参数，对于阀门的设计、选型和使用具有重要的指导意义。
阀压力流量曲线通常以阀门的开度为横坐标，以阀门的压力损失或流量为纵坐标。
在曲线上，每一个点都代表了一个特定的开度下，阀门的压力损失或流量值。
通过阀压力流量曲线，我们可以清楚地看到阀门在不同开度下的工作压力和流量的变化情况，从而对阀门的性能有一个全面的了解。
阀压力流量曲线的形状通常可以分为三种类型：线性、快开和慢开。
线性阀压力流量曲线的特点是，阀门的工作压力和流量随着开度的增大而线性增加。
这种类型的阀门在开启和关闭过程中，压力损失变化较小，操作平稳，适用于需要精确控制流量的场合。
快开阀压力流量曲线的特点是，阀门的工作压力和流量随着开度的增大而急剧增加。
这种类型的阀门开启速度快，能够迅速达到所需的工作压力和流量，适用于需要快速开启和关闭的场合。
慢开阀压力流量曲线的特点是，阀门的工作压力和流量随着开度的增大而缓慢增加。
这种类型的阀门开启速度慢，但关闭时压力损失小，适用于需要慢慢开启和关闭的场合。
阀压力流量曲线不仅可以帮助用户选择合适的阀门，还可以
为阀门的设计和改进提供依据。
通过对阀压力流量曲线的分析，可以发现阀门在不同开度下的压力损失和流量变化规律，从而找出阀门性能的优缺点，为阀门的改进设计提供参考。
阀压力流量曲线是阀门性能的重要参数，对于阀门的设计、选型和使用具有重要的指导意义。
通过对阀压力流量曲线的分析，可以更好地理解和掌握阀门的性能，从而选择和使用最适合的阀门。
线性阀工作原理
线性阀工作原理
线性阀是一种常见的工业控制阀，其工作原理基于阻力的变化来控制流体的流量。
具体而言，线性阀由一个活塞和一个阀座组成。
当活塞向下施加压力时，阀座关闭，流体无法通过阀门。
相反，当活塞向上移动时，阀座打开，流体可以自由通过。
线性阀的流量控制是通过调整阀门开口的大小来实现的。
当阀门开口越大时，流体通过阀门的流量也越大。
这是因为阀门开口越大，阻力越小，流体通过阀门的压力降也越小。
线性阀的开口大小是通过控制活塞的位置来实现的。
控制活塞的位置可以通过手动操作、电动机械装置或气动装置来实现。
无论使用何种控制方法，目标都是调整活塞的位置，以便控制阀门的开口大小，进而控制流体的流量。
线性阀的工作原理简单而稳定，被广泛应用于许多工业领域。
它们可用于控制液体、气体和蒸汽的流量，适用于各种流体介质和工作条件。
线性阀的操作和维护相对简单，且在高温高压环境下仍能正常工作。
因此，线性阀是一种可靠且经济的流量控制设备。
阀门线性流量特性和等百分比流量特性不同
阀门线性流量特性和等百分比流量特性不同
阀门的流量特性指的是阀门的流通能力Kv的百分比与开度百分比之间的关系，
线性流量特性指的是Kv%与开度%之间成线性关系。
等百分比流量特性指的是Kv%与开度%之间的比值等于开度%。
阀门做成不同的流量特性是与自动控制分不开的，例如等百分比流量特性在小开度下控制精确，在大开度下控制迅速。
快开的流量特性一般用于截至阀。
这些内容不是一两句话就可以说清楚的，也不是一个帖子就可以理解透彻的。
我是做阀门设计的，咱可以多交流！QQ247402053
对补充提问的回答
假如一个阀门的行程是10mm,它的最大流量是10m3/h.
对于线性流量特性的阀,当阀门开到2mm(20%)时它的流量是2m3/h(20%).开到8mm(80%)时,它的流量是8m3/h(80%),
对于等百分比流量特性的阀,当阀门开到2mm时它的流量应该是10X20%X20%=0.4m3/h,当阀门开到8mm时它的流量就是10X80%X80%=6.4m3/h.
等百分比在小开度下行程变化1mm流量变化比线性的小，在大开度下行程变化1mm流量变化比线性的大，你可以对比一下他们的流量特性图
主要是从调节的要求来考虑的
等百分比流量特性的特点是，在调节流量的时候，不管什么开度和流量，调节量和流量成正比
而线性特性，调节量和流量无关
就是一个相对调节量不变，一个绝对调节量不变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
1 问题重述
（ 2）
根据仪表刻度可知控制流量的阀是一个线性阀，即阀 体的旋转角度与砂浆流量成正比。在设计分析中假设砂浆 的压力恒定，流量与“过流面积” 成正比，因此阀体的 旋转角度应该与“过流面积”成正比。一般来讲，控制流 量的阀体为两个同心圆柱筒（两筒直径大致相等）。外筒 固定，其侧面有一个孔，形状为两个直径相差至少3、4倍 的圆柱体的交线（见图1）。内筒和外筒轴向之间没有相 对运动，内筒可自由转动。内筒侧面也有一个孔，它原来 的形状未知（维修的任务就是设计内筒孔的形状），砂浆 可以从两个孔的相交部分即“过流面积”流过。
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
1 问题重述
（ 3）
图1 圆柱交线示意图
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
1 问题重述
（ 4）
可以把两个圆柱筒展开成平面，即为两个长方形， 筒的转动转化为两个长方形的平动来思考，此时可将外 筒孔近似看作圆孔。 讨论在上述阀体结构下，在“过流面积”从为零直 到外筒孔面积的范围（简称“最大范围”）内，能否通 过选择内筒孔形状实现“过流面积”与内筒旋转角度成 严格的线性关系。如果不能，请设计内筒孔的形状，在 “最大范围”内，使“过流面积”与内筒旋转角近似成 线性关系，同时在“最大范围”内，实际情况与严格线 性关系的误差在某种意义下最小。
装甲兵工程学院
C题_维修线性流量阀时的内筒设计问题 单 位：装甲兵工程学院
汇报人： 郅 志 刚
2006年12月
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
汇报的主要内容
1 问题重述 2 解题思路 3 建模过程 4 工程方案 5 改进建议
2019年1月6日星期日
2 解题思路
已 知 条 件 （ 假 设 ）
能 否 完 全 线 性
相 应 数 学 模 型
模 型 评 价
工 程 方 案
改 进 建 议
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
汇报的主要内容
1 问题重述 2 解题思路 3 建模过程 4 工程方案 5 改进建议
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题 3.1已知条件
3 建模过程
•阀体为两个同心圆柱筒且两筒直径大致相等 •砂浆的压力恒定，流量与“过流面积” 成正比 •内筒和外筒轴向之间没有相对运动
•把两个圆柱筒展开成平面，筒的转动转化为两个长方形 的平动，将外筒孔近似看作圆孔
3 建模过程
3.2“最大范围”内严格线性关系不存在的证明 （3）
y
f ( x)
x
O
f ( x) c
图3
2019年1月6日星期日 15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
3 建模过程
3.2“最大范围”内严格线性关系不存在的证明 （4） 由于外筒孔是一个圆形，所以交点纵坐标 y r
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
3 建模过程
3.2“最大范围”内严格线性关系不存在的证明 （2）
y
f ( x)
图2
2019年1月6日星期日 15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
1 问题重述
（ 5）
实际上，固井机向孔壁喷射水泥砂浆时经常采用的 “过流面积”是在一个稍小的范围内，被称为主要工作 区，它是“最大范围”中的一段。因此，在维修固井机 内筒时，比较令人满意的内筒孔形状应该使主要工作区 中所对应的旋转角度的线性区间尽量长（至少达“最大 范围”区间长度的75%以上），而且主要工作区的最大 “过流面积”尽量大（至少要达到外筒孔面积的85%以 上），并且使“过流面积”和内筒的旋转角度之间的 “线性关系”尽量地好。请按此要求设计内筒孔的形状。 如果固井机的外筒孔也发生了程度较轻的磨损，怎么办？
1 问题重述
（ 1）
油田采油用的油井都是先用钻机钻几千米深的孔 后，再利用固井机向四周的孔壁喷射水泥砂浆得到水 泥井管后形成的。固井机上用来控制砂浆流量的阀是 影响水泥井管质量的关键部件，但也会因磨损而损坏。 目前我国还不能生产完整的阀体，固井机仍依赖进口。 由于损坏的内筒已经被磨损得面目全非，根本无法测 绘出原来的形状，因此维修时只能根据工作原理并结 合阀的结构进行设计。
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
汇报的主要内容
1 问题重述 2 解题思路 3 建模过程 4 工程方案 5 改进建议
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
3 建模过程
3.2“最大范围”内严格线性关系不存在的证明 （1）
证明（反证法）：假设在最大范围内存在某一 函数，其曲线与外圆相交面积满足严格线性增 长要求，那么在坐标系中假设该曲线固定，外 圆曲线由左向右沿坐标方向移动，则有两曲线 相交面积与发生的位移成正比，见图2。
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题
汇报的主要内容
1 问题重述 2 解题思路 3 建模过程 4 工程方案 5 改进建议
2019年1月6日星期日
15:47:56
装甲兵工程学院 维 修 线 性 流 量 阀 时 的 内 筒 设 计 问 题