Гидравлический расчет обратного клапана. Расчет витков резьбы обратного клапана

5 РАСЧЕТ  ДЕТАЛЕЙ И  РАЗРАБОТАННЫХ УЗЛОВ УЭЦН

5.1 Гидравлический расчет обратного клапана

Важным фактором, влияющим на коэффициент гидравлического сопротивления тела, является форма его профиля. Чем более обтекаемую форму имеет тело, тем меньше отрыв потока и вихреобразование, а следовательно, меньше его гидравлическое сопротивление. Поэтому там, где это только это возможно, следует использовать тела обтекаемой формы. Удобообтекаемая форма профиля тела характеризуется плавно закругленной передней частью и более длинной клинообразной задней частью[21].

На рисунке 5.1 представлен профиль удобообтекаемого тела клапана.

                                 

Рисунок 5.1 - Профиль удобообтекаемого тела клапана

Чем резче за миделевым сечением тела сужается профиль (и соответственно замедляется поток), тем раньше вверх по потоку наступит отрыв его и тем интенсивнее вихреобразование за телом. Удачно подобрав профиль хвостовой части тела, можно значительно отодвинуть начало отрыва потока к задней кромке тела или совсем избежать отрыва[21].

Для наиболее лучшего представления движения жидкости через различные формы обтекания представлен рисунок 5.2, где наглядно изображены спектры

потока в следе за телом.

                                   

                                   Рисунок 5.2 -  Спектры потока в следе за телом

Проведем расчет обратного клапана.

          Как видно из рисунка 5.3, жидкость для прохода через клапан должна его приподнять и держать в приподнятом состоянии на определенной высоте над седлом, преодолевая вес клапана. При постоянной скорости потока клапан остается неподвижным на постоянной высоте над седлом и существует равновесие между силой давления жидкости на клапан снизу вверх  и силами действующими сверху вниз. При расчете обратного клапана массой обратного клапана пренебрегаем.

Сопротивление открываемого клапана выраженное разностью давлений

запишется:                                

                               ,                                  (5.1)

где -давление нагнетания;

                - давление столба жидкости.

                                 

                          Рисунок 5.3 - Расчетная схема обратного клапана.

            Определим силу давления столба жидкости:                                               

                                                   ,                                      (5.2)

          где - сила давления нагнетания;

           - сила гидродинамическая.

                                                   ,                                       (5.3)

          где - плотность жидкости;

      - ускорение свободного падения;

                - объем тела давления.

                                                       ,                                           (5.4)

          где  - площадь сечения клапана;

                 - высота столба жидкости;

            - объем конуса.

                                          ,

          где p=3,14;

     -диаметр конуса.

                       ,

          где - высота конуса.

          Подставляя полученные данные в формулу (5.4) 

          Подставляя полученные данные в формулу (5.3) 

                                           ,                                               (5.5)

где - площадь, на которую действует давление  жидкости в начале    открытия и в конце закрытия.

          Площадь  является сечением сферы по точкам его контакта с гнездом плоскостью, перпендикулярной к оси клапана.

                         , [ 1, c.378]

           где - угол между осью клапана и конусностью седла.

                                     

         Подставив в формулу (5.5)

                  ,[ 1, c.379]                         (5.6)   

          где  - секундный расход жидкости;

            - средняя скорость жидкости перед клапанной щелью;

       - средняя скорость жидкости перед самой  щелью.

                                            ,       

          где - площадь сечения отверстия втулки.

                                  ,

          где - диаметр отверстия втулки.

                                  ,

где - площадь сечения перед клапанной щелью.

                    .

          Подставив в формулу (5.6)

          Определим силу которая действует на клапан снизу вверх:

                             

          Определим силу которая действует на клапан сверху вниз когда насос не работает:

                                                    .

          Определим потери давления при максимальном открытии клапана:

                                                                                         ( 5.7)

     ,

           где - коэффициент гидравлического сопротивления;

                  к - гидравлический коэффициент;

- коэффициент лобового сопротивления;

                 -поправочный коэффициент учитывающий влияние формы тела и сужения;

            - смещение от центра потока.