솔레노이드 밸브 압력 강하

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현재 작업중인 자동 관개 프로젝트를위한 솔레노이드 밸브를 설계하고 있습니다. 몇 가지 디자인을 살펴본 후에 질문이 있습니다.

예제 디자인

내가 본 대부분의 설계에서 오리피스는 파이프 직경보다 작습니다. 이것이 유량을 줄이지 않습니까? 이 경우이고 그러한 디자인을 사용하는 경우 개구부를 더 크게 만드나요?

fluid-mechanics pressure valves

— 아잔
소스

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파이프 직경보다 작은 밸브는 유량을 줄이지 만 모든 밸브를 줄입니다. 시스템에 어떤 종류의 압력 / 수두 손실 (압력과 헤드가 동등 함)을 계산할 때 크게 손실과 작은 손실의 두 가지 요인이 있습니다.

h_{t o t a l} = h_{m a j o r} + h_{m i n o r}

$h_{total}=h_{major}+h_{minor}$

h_{m a j o r} = λ (\frac{l}{d_{h}}) (\frac{v^{2}}{2 g})

$h_{major}=\lambda \left( \frac{l}{d_h} \right) \left( \frac{v^2}{2g} \right)$

h_{m i n o r} = ξ (\frac{v^{2}}{2 g})

$h_{minor}=\xi \left( \frac{v^2}{2g} \right)$

이러한 손실은 헤드로 표시되므로 길이 단위입니다. )는 마찰 계수이며 흐름의 종류 (층류, 난류, 천이), 레이놀즈 수 및 튜브 거칠기에 따라 달라지는 복소수입니다. 다른 곳에서 살펴볼 가치가 있지만 질문과 직접 관련이 없습니다. 은 직선 파이프의 길이이고, 는 유압 직경이며, 원형 파이프의 경우 실제 직경입니다. 파이프 모양이 변하면 유압 직경에 대한 표현이 다릅니다. 와 는 예상대로 유속과 중력 가속도입니다. $\lambda$ $l$ $d_h$ $v$ $g$

두 번째 방정식은 우리가 실제로보고있는 것입니다. 밸브 전체의 헤드 손실을 계산하는 방법입니다. 는 손실 계수이며 와 는 위와 같습니다. 손실 계수를 얻을 수있는 유일한 방법은 구성 요소에 대한 값이없는 경우이를 찾아 보거나 경험적으로 계산하는 것입니다. $\xi$ $v$ $g$

파이프의 전체 지름 변화도 고려해야합니다. 파이프 직경이 어떻게 변하는 지에 따라 몇 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다. 갑작스런 경우 압력 강하를 유발하는 다른 파이프 피처로 취급하는 것이 가장 좋습니다.

보다 점진적인 변화에서는 약간의 헤드 손실이 발생하지만 더 큰 효과는 직경이 좁아지면서 흐름 속도가 증가합니다. 이것은 질량 보존의 결과로 아주 사소한 결과입니다. 안팎의 질량 유량은 같아야하며, 일정한 밀도 (450m / s {1000mph} 이하의 액체 물에 대해 합리적이라고 가정)를 가정하면 단면적에 따라 속도가 반비례 함을 알 수 있습니다 .

{\dot{m}}_{1} = {\dot{m}}_{2}

$\dot{m}_{1}=\dot{m}_{2}$

\dot{m} = ρ \dot{V}

$\dot{m}=\rho \dot{V}$

\dot{V} = A v

$\dot{V}=Av$

∴ A_{1} v_{1} = A_{2} v_{2}

$\therefore A_{1} v_{1}=A_{2} v_{2}$

이 는 밸브의 입구 속도이며 속도가 증가하면 밸브 전체의 작은 손실도 발생합니다. 따라서, 밸브의 직경을 늘리면 압력 강하가 줄어들지 만 압력 강하를 완전히 제거 할 수는 없습니다. $v_{2}$

궁극적으로 표준 설계는 이유로 표준입니다. 밸브는 약간 수축되지만 파이프의 나머지 부분에서 필요 이상으로 팽창하지 않습니다.

Engineering Toolbox 에서 참조한 대부분의 방정식

— 트레버 아치 볼드
소스

와. 그것은 좋은 설명이었습니다. 고마워 :) 그래서이 손실을 보상 할 수있는 방법이 있습니까? 내가 이해하지 못하는 것은 표준 솔레노이드 밸브가 작동하는 방식입니다. 밸브와 함께 오리피스가 더 작은 것 같습니다. 또한 밸브 내의 오리피스가 작을수록 유량이 증가하여 직경 차이를 보정합니까?

— azhamn

일반적으로 파이프 시스템 설계를 진행하는 방식은 시스템의 특정 지점 (유속, 질량 유량, 압력)에서 어떤 종류의 조건을 달성하고자 하는지를 결정하는 것입니다. 그런 다음 다양한 입력 (루프가 아닌 경우 흡입구 압력, 펌프 기능 등)을 알면 시스템 전체의 압력 손실을 사용하여 어떤 종류의 펌핑 전력이 필요한지 결정할 수 있습니다. 그것은 상당히 심도있는 주제이지만 입문 유체 과정의 큰 덩어리입니다. 그러나 보상은 본질적으로 시스템의 손실과 함께 작동하는 펌프를 선택합니다.

— Trevor Archibald

오 그래. 내가 너무 복잡한 무언가에 빠진 것 같습니다. 이 특별한 경우에는 펌프가 없습니다. 물은 지상에서 약 50 피트 떨어진 탱크에서 나온 것입니다. 나는 프로토 타입을 완성하고 실험 할 것이라고 생각한다. 배우는 더 좋은 방법은 없습니다! 감사합니다 @Trevor Archibald

— azhamn

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총 흐름 저항은 부품의 합계입니다. 파이프가 길고 밸브가 짧습니다. 파이프를 넓게 만드는 것은 상대적으로 저렴하며 밸브를 넓게하는 것은 상대적으로 비싸다. 개구부를 넓히면 관련된 힘이 개구부의 크기와 함께 확장되므로 밸브에 대한 모든 것을 강화해야합니다. 따라서 균형을 잡으면 비용 최적화 시스템에서 밸브 치수가 파이프 치수에 비해 항상 더 작을 것으로 예상됩니다.

— 엘코 후 겐도 른
소스