呼吸器用减压阀的计算.doc

氧气呼吸器减压阀 设计计算 目 录 一、减压器的设计计算： 1 二、高压通道最小断面直径计算 2 三、膛压管路最小断面直径计算 3 四、定量孔直径计算 4 五、安全阀计算 4 1、计算密封力 4 2、计算弹簧的预压缩量 5 3、计算弹簧预压缩力P弹 6 4、计算安全阀开启时的输出流量 6 一、减压器的设计计算： 主要参考《飞机氧气设备附件设计》北京航空工业学院编。 活门参数的计算 1、设定条件： (1) 最大输入压力：P入max＝20MPa (2) 最小输入压力：P入min＝3MPa (3) 最大输出压力：P出max=0. 48Mpa (4) 最小输出压力：P出min=0. 40Mpa (5) 最大输出流量：Q出max=100L/min(P入min≥3Mpa时) 2、活门入口与出口压力比ε： ε＝P出max/P入min=0.48/3=0.16 因ε＜0.528，故：流经活门的氧气流束为超临界流。其最大流通面积为： f流max=G设* / U4** P入min 式中：G设—最大设计供氧流量； G设=Qh*rO2H/60(公斤/秒) rO2H=1.331x10-3(温度为200C) 则G设＝1.331=2.22x10-3 kg/s —输入气流温度（按标准状态计） ＝273+20=293 K U4—流量系数 U4＝0.8 —超临界流动计算常数 ＝0.416 /s(在临界B*=0.416) P入min=3Mpa f流max=2.22x10-3x/0.8x0.416x30=3.81x10-3cm-3 3.计算活门尺寸d活 根据平板式活门，其流通面积f流max=πd活*l活max=πd2活/s活 由上式可得d活= 根据活门具体工作情况，选用=4（活门灵敏度系数） 则d活==0.05cm=0.5mm 故取d活=0.5 此时能流过的极限流量为 G极流==2.24x10-3(kg/s) 将它换成体积流量为： Q极流=2.24x10-3x60/1.331x10-3=101(升/分) Q出max=100(L/min) 满足设计要求 4.计算活门最大开启量 对于平板式活门，f流ma=pi*d活*l活max l活max=f流ma/(pi* d活)=3.74x10-3/(3.14x0.07)=0.017cm=0.17mm 二、高压通道最小断面直径计算 根据﹤0.528，可判断其超临界流。所以其最大流通面积为： f流最大= （5） 式中：G设=100×1.331×10-3× =2.22×10-3㎏/S f流最大= =3.806×10-3㎝2 f流最大计算公式为： f流最大=d活L活最大= （6） 由（6）式可得： d活= 根据活门的具体工作情况，选=4 则 d活= =0.0696㎝ =0.7㎜ 即是：高压通道的最小断面直径达到0.7mm,就能满足设计流量为100L/min的要求。 三、膛压管路最小断面直径计算 膛压管路最小流通面积f由（5）式得： f= =0.286mm2 换算成单孔直径为： d = = =0.191 =1.91mm 也就是说，膛压管路的孔径只要达到1.91,就能满足100L/min的流量输出,设计时考虑到压力损失,所有的膛压管路通径均取d=2.5㎜, 则定径孔直径d=0.19mm 五、安全阀计算 1、计算密封力 根据MT 867-2000《隔绝式正压氧气呼吸器》设定条件： ①选用光面丁腈橡胶板作为密封材料 ②0.64Mpa及以下压力时应气密 ③1Mpa时开启泄压，且泄压时的输出流量不小于100L/min； 则P密=f (1) 式中：σ—保证密封时单位接触面上所需的压力 σ=1.7P+52 ------ 选用光面丁腈橡胶板作为密封材料 =1.7×6.4+52 =62.88㎏·f/㎝2 f—f= = =0.0314㎝2 (其中:d—活门直径,取d=5㎜;b—b=0.2㎜) f 由于此安全阀设计结构如图，通过受力分析 只需 F弹-F出≥P密 在0.64MPa压力下即可密封 整理 F弹＝F出＋P密 ＝ （2） 其中， d平＝ = =0.51cm 把具体数值带入（2）式 F弹＝ ＝3.28kg·f 结构示意图 当1MPa时开启，受力分析，只需 F弹-F出≤P密，则 F弹＝ ＝ ＝4.01 kg·f 综上所述，F弹∈（3.28 ，4