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简而言之,减压阀的工作原理是节流,气体流经活门与活门座之间的缝隙时,产生压降,达到减压的目的。压力减小原理可以从以下两个方面来说:
1、活门与活门座之间的缝隙相对而言面积较小,气体流经的流速较快。这是根据连续方程式(根据质量守恒定律:通过流管任意截面的气体质量流量都相等):
ρ1ν1A1=ρ2ν2A2
ρ—气体的密度
ν—气体的流速
A— 流管的截面
在气动装置中,气体的流速一般较低,远小于音速(340m/s),且经过压缩,一般认为是不可压缩流体。即ρ1 =ρ2。
那么 V1A1=V2A2 当A1>A2时,ν2>ν1。
结论:流管的截面小,气体的流速就高。
在自然界,我们看到在山谷中或城市高楼间风速远比平地上大(或穿堂风)
根据伯努利方程:
P /ρg+z+ν2/2g=常数
z—流体中任意一点的位置高度
P—该点上的压力
ρ—流体的密度
ν—该点上的流体的流速
g—重力加速度
将上式改为 P +ρg z+ρν2/2=常数
P—流体的压力能
ρg z—流体的位能
ρν2/2—流体的动能
这也称为能量守恒方程式。
对同一流体来而言:
P1 +ρg z1+ρν12/2= P2 +ρg z2+ρν22/2
在减压阀中,由于行程很短,忽略摩擦阻力和位置高度的影响,则有:
P1 +ρν12/2= P2 +ρν22/2
结论:气体的流速高处压力低,流速低处压力高。
那么气体流经活门与活门座之间的缝隙时,流速增加,相应压力就减小。
2、当气体流经突然扩大或缩小的截面、弯头、阻碍物或阀门等处,由于流速的大小和方向改变产生流体质点撞击和涡旋而引起能量损失。由于这个区域是不稳定的,除 区域质点撞击磨擦消耗能量外,流动时不断有新质点进入该区域,也不断有质点被带走,这种质量交换过程中也要发生撞击磨擦等而消耗能量。流动状态复杂,有湍 流,有涡流,很难进行理论计算,一般都依靠实验测得各类系数。综上所述,我们可以基本了解减压阀的减压原理。