呼吸器用减压阀的计算_呼吸阀呼吸量计算表

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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...............................................41、计算密封力............................................42、计算弹簧的预压缩量...................................53、计算弹簧预压缩力P

弹

..................................64、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。

（一）活门参数的计算

1、设定条件：(1)最大输入压力：P(2)最小输入压力：P(3)最大输出压力：P(4)最小输出压力：P(5)最大输出流量：Q

入max

＝20MPa ＝3MPa =0.48Mpa =0.40Mpa =100L/min(P

入min

入min

出max

出min

出max

≥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*T0 / U4*B* P

入min

式中：G设—最大设计供氧流量；

设=GQh*rO2H/60(公斤/秒)rO2H=1.331x10-3(温度为200C)则G

设

＝1.3311031001=2.22x10-3 kg/s 60T0—输入气流温度（按标准状态计）

T入＝273+20=293 K U4—流量系数

U4＝0.8

B—超临界流动计算常数

B＝0.416

P入min

k/s(在临界B*=0.416)

=3Mpa

=2.22x10-3x293/0.8x0.416x30=3.81x10-3cm-3

f 流max3.计算活门尺寸d

活

根据平板式活门，其流通面积f由上式可得d

活

流max

=πd

活

*l

活max

=πd2活/s

活

=

f流max.活

根据活门具体工作情况，选用活=4（活门灵敏度系数）则d=活3..81x103x4活=0.5

=0.05cm=0.5mm 故取d此时能流过的极限流量为 G极流=u4.f极流.B*.PT0=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，fl活max

流ma

=pi*d

活

*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P出0.40﹤0.528，可判断其超临界流。所以其最大流通面0020P入20积为： f流最大=G设T4BP入min设

（5）60式中：G=100×1.331×10-3×

=2.22×10-3㎏/S

2.22103293 f流最大=

0.80.41630=3.806×10-3㎝2

由于是平板活门，其最大流通面积f

流最大

计算公式为： f流最大=d活

d活2L活最大=

（6）

活由（6）式可得： d活=f流最大活

根据活门的具体工作情况，选活=4 则

3.8061034d活=

3.1

4=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：

2.22103293f=

0.80.4164.0 =0.286mm2

换算成单孔直径为： d = =4f

40.0286

3.14=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㎜,应该能满足设计要求。

四、定量孔直径计算

已知：输出流量Q=1.55L/min、p1=（0.40~0.48）MPa、取p1=0.40MPa T=293 换算成重量流量q=0.12364Kg/h 而流量q=113sp

1273 T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/㎝

2f—密封表面积

d2bd 4 =0.520.020.5

4f=2222 =0.0314㎝2

(其中:d—活门直径,取d=5㎜;b—阀台宽度,取b=0.2㎜)将上述数据代入(1)式中得

P密=62.88×0.0314

=1.97㎏·f

由于此安全阀设计结构如图，通过受力分析只需 F弹-F弹出≥P出密

在0.64MPa压力下即可密封

密 整理

F＝F＋P

＝π2d平p入p出＋p密

（2）4 其中，d平＝d1d活2

（0.50.22）0.5=

2=0.51cm 把具体数值带入（2）式 F弹＝3.140.5126.40＋1.97 4＝3.28kg·f

结构示意图

当1MPa时开启，受力分析，只需 FF弹弹-F出≤P

密，则

＝π2d平p入p出＋p密 4＝3.140.512100＋1.97

4＝4.01 kg·f 综上所述，F弹∈（3.28，4.01），即可满足标准要求。

2、计算弹簧的预压缩量

根据设定条件,安全阀在1Mpa时应开启泄压,因此有：

P开=KL4≤10 d2L=4d210/1.1 =2.16㎜式中：K—弹簧刚度,取K=1.6㎏·f/㎜

3、计算弹簧预压缩力P

P弹

弹

2=K×L=1.6×2.16=3.45㎏·f 弹由于PF弹∈（3.28，4.01）,符合设计要求。

4、计算安全阀开启时的输出流量

G=μ已知

μf4*f流*B＊*

P入

（3）T入4＝0.8 流π2d活 43.140.52

＝4＝

＝0.20cm2 B=0.416 T入＝293K/S2293代入（3）式

G=0.8×0.416×0.20×＝2.272×10-3㎏·f/S 换算为体积流量：

2.27210360Q==102.4L/min 1.331103以上102.4 L/min流量大于100 L/min的设计要求值,故满足要求。