Van làm giảm tốc độ dòng chảy bằng cách thêm lực cản vào đường đi của chất lỏng. Chất lỏng hoặc khí chỉ chuyển động vì có sự chênh lệch áp suất giữa hai điểm và van đóng một phần sẽ chiếm một phần trong sự chênh lệch đó. Những gì van tiêu thụ không còn có sẵn để đẩy chất lỏng qua phần còn lại của đường ống, do đó dòng chảy ổn định ở giá trị thấp hơn. Đó là toàn bộ cơ chế trong một câu.
Chi tiết hữu ích nằm ở mức áp suất mà van yêu cầu, hình dạng trang trí thay đổi như thế nào khi van di chuyển và điều gì xảy ra với phần còn lại của hệ thống khi dòng chảy giảm xuống. Chúng tôi đã cung cấp van và phụ kiện bằng thép không gỉ cho các dây chuyền thiết bị, thủy lực và công nghiệp nói chung trong hơn một thập kỷ, và những câu hỏi mà khách hàng đặt ra về điều tiết đều tuân theo một khuôn mẫu rất quen thuộc. Đây rồi.
Điều gì xảy ra bên trong một van đóng một phần
Hạn chế được tạo ra bởi phần trang trí: kim, phích cắm, đĩa hoặc quả bóng di chuyển về phía chỗ ngồi của nó. Việc đóng van sẽ thu hẹp diện tích mở và kéo theo hai tác động.
- Chất lỏng tăng tốc. Tính liên tục đòi hỏi cùng một khối lượng đi qua một diện tích nhỏ hơn, do đó vận tốc tăng lên trong cổ họng và theo nguyên lý Bernoulli, áp suất tĩnh cục bộ giảm xuống.
- Năng lượng bị mất ở hạ lưu. Chất lỏng tăng tốc không bao giờ phục hồi hoàn toàn áp suất của nó. Sự chuyển động hỗn loạn và ma sát do sự hạn chế biến năng lượng cơ học thành nhiệt, chất lỏng mang đi.
Hiệu ứng thứ hai đó mới là điều thực sự quan trọng. Van không phải là một cái nút chỉ đơn giản là chặn đường ống; nó chuyển đổi năng lượng áp suất thành tổn thất không thể khắc phục được. Sự mất mát càng lớn thì chênh lệch áp suất càng ít để điều khiển dòng chảy và tốc độ dòng chảy càng thấp.
Giảm áp lực là tiền tệ mua dòng chảy
Hãy coi áp suất do máy bơm, bộ điều chỉnh hoặc bình chứa khí tạo ra là một khoản dự trù. Đường ống cung cấp, bộ lọc, bộ trao đổi nhiệt, van và đường ống xả đều tiêu tốn một phần và phần còn lại là thứ thực sự di chuyển chất lỏng. Việc điều tiết làm tăng phần chia của van, thặng dư giảm xuống và dòng chảy giảm xuống cho đến khi sổ sách cân bằng trở lại.
Áp suất cung cấp cố định so với máy bơm
Với bộ điều chỉnh áp suất hoặc bình chứa khí ngược dòng, áp suất cung cấp gần như ổn định khi bạn đóng van. Áp suất giảm của van tăng lên, lưu lượng giảm và phương trình định cỡ bên dưới mô tả kết quả.
Với một máy bơm ly tâm, hình ảnh sẽ thay đổi. Việc điều chỉnh tăng thêm lực cản và làm dốc đường cong hệ thống, do đó điểm vận hành trượt dọc theo đường cong bơm về phía áp suất xả cao hơn và lưu lượng thấp hơn. Van điều khiển máy bơm chứ không phải hành động một mình. Một máy bơm được điều chỉnh ở phía sau có thể chạy sang bên trái điểm hiệu quả cao nhất của nó, tuần hoàn bên trong, chạy nóng hơn và ồn hơn, đồng thời mòn các vòng đệm của nó sớm hơn.
Các con số: Cv, Kv và quy tắc căn bậc hai
Công suất van được biểu thị bằng hệ số lưu lượng. Trong các đơn vị của Hoa Kỳ là Cv, gallon mỗi phút của nước ở nhiệt độ 60°F chảy qua van với mức giảm một psi. Số liệu tương đương là Kv. Đối với chất lỏng:
Q = Cv × √(ΔP / SG)
Trong đó Q là lưu lượng, ΔP là độ giảm áp suất qua van và SG là trọng lượng riêng của chất lỏng. Bởi vì bản thân Cv phụ thuộc vào vị trí van nên phương trình mang cả hai tác động cùng một lúc: độ mở thay đổi Cv và độ mở ga thay đổi ΔP.
Căn bậc hai là thứ thu hút mọi người. Lưu lượng không tỷ lệ với độ giảm áp suất mà tỷ lệ với căn bậc hai của nó, do đó, tại một lỗ cố định, việc giảm độ giảm áp suất sẵn có xuống còn một phần tư sẽ làm giảm lưu lượng. Toán học tương tự giải thích tại sao một vòng quay nhỏ của thân van gần đóng lại làm thay đổi dòng chảy mạnh đến vậy: ở mức nâng thấp, một sự thay đổi nhỏ trong vùng mở tạo ra sự thay đổi phần trăm lớn trong Cv.
Đặc điểm của van: Dòng chảy trôi chảy như thế nào
Hai van có cùng công suất khi mở hoàn toàn có thể hoạt động rất khác nhau khi mở một nửa. Đặc điểm cố hữu mô tả Cv phát triển như thế nào khi đi du lịch.
| Du lịch thân cây | Cắt tuyến tính | Tỉ lệ phần trăm bằng nhau | Viền mở nhanh |
|---|---|---|---|
| 10% | 10% | 3% | 50% |
| 30% | 30% | 7% | 85% |
| 50% | 50% | 14% | 100% |
| 70% | 70% | 31% | 100% |
| 100% | 100% | 100% | 100% |
Các khung mở nhanh đạt hầu hết công suất trong một phần ba hành trình đầu tiên, phù hợp với nhiệm vụ bật/tắt. Các phần cắt theo tỷ lệ phần trăm bằng nhau mang lại phạm vi điều khiển rộng nhất và là lựa chọn thông thường cho các vòng điều khiển. Viền tuyến tính phù hợp với các trường hợp mà áp suất giảm qua van khá ổn định.
Hành vi đã cài đặt không bao giờ khớp chính xác với đường cong đã công bố, vì ΔP trên van thay đổi khi lưu lượng thay đổi, đó là một lý do nữa khiến việc cắt theo tỷ lệ phần trăm bằng nhau rất phổ biến trên các hệ thống bơm tiết lưu.
Khi đóng thêm sẽ dừng giảm lưu lượng
Có một giới hạn đối với những gì một van có thể làm. Khi chất lỏng tăng tốc qua điểm hẹp nhất ngay phía hạ lưu của ghế, được gọi là tĩnh mạch chủ, áp suất của nó có thể giảm xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng. Các bong bóng hình thành và khi chúng xẹp xuống ở phía hạ lưu, chúng sẽ đập vào phần viền và thành ống. Đó là hiện tượng xâm thực, và nó tự phát ra âm thanh lạch cạch và chỗ ngồi bị xói mòn từ từ.
Nếu áp suất hạ lưu duy trì dưới áp suất hơi, các bong bóng không bao giờ xẹp xuống và chất lỏng rời khỏi van bị bốc hơi một phần. Điều đó đang nhấp nháy và nó có thể làm hỏng van trong vài tuần. Khí có giới hạn riêng: một khi vận tốc trong cổ họng đạt tốc độ âm thanh thì dòng khí sẽ bị bóp nghẹt và việc giảm áp suất xuôi dòng cũng không thay đổi gì cả. Triệu chứng luôn giống nhau. Bạn tiếp tục đóng van, dòng chảy ngừng phản ứng và tiếng ồn tăng lên.
Các biện pháp khắc phục thông thường là chia nối tiếp mức giảm áp suất qua hai van, chỉ định điều chỉnh chống xâm thực hoặc tăng áp suất hạ lưu.
Phù hợp loại van với công việc
Không phải mọi van đều được chế tạo để điều tiết. Sử dụng van cách ly để điều chỉnh dòng chảy là một trong những sai lầm phổ biến nhất mà chúng ta thấy và nó thường dẫn đến việc ghế bị hư hỏng và mất kiểm soát một cách khó hiểu.
| Loại van | Hành vi điều tiết | Vai trò điển hình |
|---|---|---|
| Van kim | Điều chỉnh tốt, có thể lặp lại trong phạm vi lưu lượng nhỏ | Đường dây thiết bị, lấy mẫu, điều chỉnh dòng chảy kiệt |
| Van cầu | Thay đổi mượt mà, dần dần với khả năng phạm vi tốt | Kiểm soát và điều tiết dòng chảy chung |
| Van bi | Ít thay đổi cho đến khi gần đóng cửa rồi đột ngột | Cách ly và bật/tắt nhiệm vụ |
| Van cổng | Nghèo; cổng và chỗ ngồi có thể bị hư hỏng | Chỉ cách ly |
| Van bướm | Trung bình và phụ thuộc nhiều vào vị trí đĩa đệm | Đường lớn, quy định chung |
| Van kiểm tra | Không điều chỉnh được; đáp ứng với hướng dòng chảy | Ngăn chặn dòng chảy ngược |
Van kim: sự lựa chọn tự nhiên để giảm độ mịn
Một kim thuôn nhọn di chuyển vào một chỗ ngồi nhỏ tạo ra sự thay đổi dần dần và lâu dài trong khu vực mở, đó là lý do tại sao van kim là câu trả lời tiêu chuẩn khi dòng chảy phải được cắt chính xác và giữ ở đó: đường lấy mẫu, dòng thanh lọc, cấp liệu cho máy phân tích và mạch dòng chảy thấp. Hướng dẫn của chúng tôi ứng dụng van kim bao gồm nơi họ kiếm được vị trí của họ.
Van kim bằng thép không gỉ nữ Đối với đường lấy mẫu và mạch dòng chảy thấp, van kim bằng thép không gỉ này cung cấp khả năng điều chỉnh dòng chảy tốt và lỗ khoan được đánh bóng bằng gương để điều chỉnh ổn định. Xem sản phẩm → Van bi: cách ly tốt, tiết lưu kém
Van bi hạnh phúc nhất là mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Mở một phần, đường dẫn dòng chảy bất tiện, chỗ ngồi tiếp xúc với chất lỏng tốc độ cao và dòng chảy thay đổi đột ngột trong vài độ di chuyển cuối cùng.
Van bi đôi bằng thép không gỉ Khi dòng chảy phải được mở hoặc đóng hoàn toàn thay vì điều tiết, van bi dụng cụ áp suất cao này cung cấp cấu trúc nguyên khối và khả năng bảo trì đầu vào. Xem sản phẩm → Đưa nó vào hoạt động trong các thiết bị và mạch thủy lực
Trong thiết bị đo, việc giảm lưu lượng thường là một công việc nhỏ, cục bộ: cách ly bộ truyền, thông hơi máy đo hoặc cắt bớt lưu lượng mẫu đến máy phân tích. Ống góp hai chiều có van kim cung cấp cho bạn khả năng điều chỉnh và ngắt tích cực trong một cụm duy nhất, giúp giữ số lượng khớp nối và số đường dẫn rò rỉ tiềm ẩn ở mức tối thiểu.
Van hai chiều bằng thép không gỉ Van kim đa dạng Để cách ly thiết bị và cắt dòng mẫu, van kim đa dạng hai chiều này kết hợp khả năng điều chỉnh tinh tế với tính năng ngắt trong một cụm duy nhất. Xem sản phẩm → Trong các mạch thủy lực, nguyên tắc này vẫn giống nhau ở áp suất cao hơn nhiều, trong đó xói mòn là một rủi ro thực sự và lớp trang trí cứng, độ dày thành rộng và khả năng bịt kín đáng tin cậy đáng giá với chi phí bổ sung nhỏ.
Danh sách kiểm tra thực tế để giảm lưu lượng
- Thiết lập dòng chảy bạn cần ở điều kiện bình thường và tối thiểu cũng như áp suất có sẵn ở mỗi đầu mạch.
- Tính toán Cv hoặc Kv cần thiết thay vì đoán từ kích thước ống.
- Kích thước van sao cho hoạt động bình thường rơi vào khoảng mở từ 20 đến 80 phần trăm, chừa chỗ để điều chỉnh theo cả hai hướng.
- Khớp đặc tính với vòng lặp: tỷ lệ phần trăm bằng nhau trong đó van chịu phần lớn sự sụt giảm áp suất, tuyến tính ở những nơi không giảm.
- Tách biệt nhiệm vụ cách ly và điều tiết, đồng thời kiểm tra hiện tượng xâm thực hoặc tắc dòng bất cứ khi nào xảy ra hiện tượng sụt áp lớn trong một bước.
Phiên bản ngắn
Van làm giảm tốc độ dòng chảy vì nó lấy đi áp suất của chất lỏng và biến nó thành nhiệt không bao giờ thu hồi được. Việc đóng van sẽ làm tăng phần chênh lệch áp suất sẵn có và phần còn lại không còn đủ để duy trì dòng chảy ban đầu. Việc đó diễn ra suôn sẻ như thế nào tùy thuộc vào việc cắt tỉa; nó có thể đi được bao xa tùy thuộc vào chất lỏng. Nếu bạn đang định cỡ van cho một dòng chảy cụ thể, chúng tôi rất vui được cùng bạn giải quyết các con số. Hãy nhìn vào giải pháp hệ thống chất lỏng chúng tôi xây dựng hoặc chỉ cần gửi cho chúng tôi các điều kiện dòng của bạn và để chúng tôi cùng nhau xác định kích thước.
