Выбор клапанов по пропускной способности

 

Расчет проводим по [6]. Допустимую относительную потерю мощности в клапанах ∆N_кл/N_инд выбираем для Р_вс = 1,3 МПа (∆N_кл/N_инд = 9,2 %). По выбранному допустимому значению ∆N_кл/N_инд находим по рекомендациям соответствующее значение критерия скорости F = 0,2. Скорость звука при условиях в клапане а_зв = , где к – показатель адиабаты (к = 1,41), R – газовая постоянная смеси (R = 1543,8 Дж/(кгК)), Т – абсолютная температура (273К).

 

м/с.

 

Рассчитываем условную допустимую скорость газа в клапане:

 

м/с.

 

Определяем необходимое значение эквивалентной площади клапана

 

,

 

где F_п – площадь поршня; с_ср – средняя скорость поршня; z_кл – число всасывающих или нагнетательных клапанов в полости цилиндра.

Выбираем число клапанов: z_{кл вс} = 2; z_{кл наг} = 2.

Ф = (0,16·4,4)/(2·154,2) = 23 см².

По необходимым значениям эквивалентной площади клапанов подбираем стандартизованные клапаны типа КТ по ОСТ 26 – 12 – 2030 – 81 (табл. 5.3); всасывающие клапаны ВКТ 160 – 2,5 – 1,0 с эквивалентной площадью 26,8 см²; нагнетательные клапаны в целях унификации принимаем НКТ 160 – 2,5 – 1,0 с эквивалентной площадью 26,8 см².

 

Таблица 5.3.

 

Мертвый объем, см3	Ширина прохода в седле b, мм	Высота подъема пластины h, мм	d1, мм	d2, мм	hвс = hнаг, мм	h1, мм	Н, мм	Число кольцевых проходов
Всасыва-ющий клапан	Нагнетательный клапан
			2,5				33,0

 

 

Клапан должен своевременно закрываться и открываться, так как запаздывание открытия приводит к увеличению расхода энергии. Следовательно, необходимо провести подбор пружин клапанов.

Из уравнения неразрывности F_пс_ср = z_клw_ФФ найдем скорректированное значение эквивалентной скорости в клапане:

 

м/с;

 

м/с.

 

Скорректированное значение критерия скорости в клапане:

 

.

 

По скорректированному значению критерия скорости в клапане, используя рекомендации, выбираем максимальное значение потери давления в клапане æ_max в теоретическом случае (æ_max = ,055).

Выбор силы упругости пружины кольцевых клапанов соответствует условию Θ = æ_п.о/æ_max = 0,1…0,3; где æ_п.о – минимальное значение перепада давления в клапане, требуемого для преодоления силы упругости пружины при полном открытии клапана.

Принимаем Θ = 0,2; тогда æ_п.о = Θæ_max = 0,2·0,055 = 0,011.

Минимальный перепад давления, необходимый для полного открытия клапана ∆Р_п.о. = æ_п.оР, где Р = 13·10⁵ Па – номинальное давление газа, протекающего в клапане:

 

МПа.

 

Найдем отношение h/b = 2,5/8 = 0,31 мм и на основании полученного значения по рекомендации выбираем коэффициент давления потока ρ_р = 1,24.

Далее рассчитываем приведенную силу упругости пружины (т. е. силу упругости пружины, приходящуюся на единицу площади проходного сечения в седле) из соотношения, справедливого для кольцевых клапанов: ∆Р_п.о. = В_пр/ρ_р = Р_пр/ρ_рf_с, тогда В_пр. = ∆Р_п.оρ_р = 0,0143·10⁶·1,24 = 0,017732 МПа. Округляем до ближайшего номинального значения В_{пр ном.} = 20000 Па.

Определяем суммарную силу давления пружины на пластину клапана Р_пр.ном. = В_прном.f_с, где площадь проходного сечения в седле, равная f_с = (πb²)/4.

 

Н.