简而言之,减压阀的工作原理是节流。当气体流经阀门和阀座之间的间隙时,产生压降,达到减压的目的。减压的原理可以从以下两个方面来描述:
1.阀门与阀座之间的间隙面积相对较小,气体流经的速度相对较快。这是基于连续方程(根据质量守恒定律:气体通过流量管任意截面的质量流量相等):
11A1=22A2
——气体密度
气体流速
流管的横截面
在气动装置中,气体的流速一般较低,远小于音速(340米/秒),压缩后一般认为是不可压缩的流体。即1=2。
那么当a1 > a2, 2 > 1时,V1A1=V2A2。
结论:流量管横截面越小,气体流速越高。
在自然界中,我们看到山谷中或城市高层建筑之间的风速远远高于平地上的风速(或通过气流)
根据伯努利方程:
P/ g z 2/2g=常数
Z—流体中任意点的位置和高度
此时的压力
——流体密度
-流体在该点的流速
重力加速度
把上面的公式改成p g z 2/2=常数
P—流体的压力能
g z-流体势能
2/2—流体动能
这也叫能量守恒方程。
对于相同的流体:
P1+g Z1+12/2=P2+g z2+22/2
在减压阀中,由于行程短,忽略摩擦阻力和位置高度的影响,有:
P1+12/2=P2+22/2
结论:气体在高速时有低压,在低速时有高压。
当气体流过阀门和阀座之间的间隙时,流速增加,相应的压力降低。
2.当气体流过突然增大或减小的横截面、弯头、障碍物或阀门时,能量损失是由速度和方向的变化引起的流体颗粒的冲击和涡流造成的。因为这个区域是不稳定的,除了区域粒子碰撞摩擦所消耗的能量之外,新的粒子不断进入这个区域,粒子在流动过程中不断被带走,在这个质量交换过程中也会发生碰撞摩擦,消耗能量。流动状态复杂,有湍流和涡流,很难进行理论计算。一般各种系数都是通过实验测得的。综上所述,我们基本可以理解减压阀的减压原理。