چرا مقاومت سیال شیر توپی اینقدر کم است؟

شیر توپی تجهیزات کنترل سیال رایج و پرکاربرد در زمینه های صنعتی و عمرانی است. دارای مزایای ساختار ساده، عملکرد راحت، آب بندی خوب و مقاومت کم سیال است. این کشور جایگاه مهمی در صنایع نفت، صنایع شیمیایی، تامین آب و سایر صنایع دارد. مکان. ویژگی متمایز شیر توپی این است که مقاومت سیال بسیار کم است که باعث می شود در بسیاری از کاربردهایی که نیاز به کاهش مصرف انرژی و حفظ جریان کارآمد دارند عملکرد خوبی داشته باشد. در ادامه به بررسی دلایل مقاومت سیال کوچک شیر توپی پرداخته شده و در مورد طراحی ساختاری و عملکرد آن بحث شده است. چگونه این اصل بر مقاومت سیال تأثیر می گذارد.

1. تأثیر طراحی ساختاری شیر توپی بر مقاومت سیال
جزء اصلی یک شیر توپی یک توپ با یک سوراخ است که از طریق میل سوپاپ به یک دسته یا محرک خارجی متصل می شود. هنگامی که سوراخ های عبوری روی کره موازی با جهت لوله هستند، سیال می تواند مستقیماً از سوراخ های عبوری روی کره بدون عبور از مسیرهای پیچیده یا موانع جریان عبور کند. این طراحی ساختاری یکی از دلایل اصلی مقاومت کم سیال شیر توپی است.
در مقایسه با انواع دیگر شیرها (مانند شیرهای گلوب یا دریچه های دروازه)، عبور سیال شیر توپی نسبتاً ساده است و سیال به ندرت تحت تأثیر اجزای داخلی شیر قرار می گیرد. مسیر جریان سیال تقریباً خطی است، خمیدگی ها و بازتاب ها را کاهش می دهد، بنابراین سرعت جریان بالا را حفظ می کند و تلفات اصطکاک بین سیال و سطح بدنه شیر را کاهش می دهد.

2. طراحی تمام سوراخ مقاومت سیال را کاهش می دهد
مقاومت کم شیر توپی نیز به دلیل طراحی تمام سوراخ آن است. قطر سوراخ یک شیر توپی تمام سوراخ با قطر لوله مطابقت دارد، به این معنی که سیال در هنگام عبور از شیر توپی تغییرات قابل توجهی در سطح مقطع را تجربه نمی کند، بنابراین جریان روان سیال را حفظ می کند. این طراحی مقاومت سیال را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد، زیرا هنگامی که سیال در خط لوله جریان می یابد، انقباض و انبساط ناگهانی سطح مقطع سیال باعث تغییراتی در سرعت جریان می شود که به نوبه خود باعث تلفات فشار و مقاومت سیال بیشتر می شود.
در مقابل، شیرهای بدون سوراخ، مانند شیرهای توقف جزئی یا دریچه‌های گاز، به دلیل وجود هسته دریچه، میل سوپاپ و سایر ساختارهایی که به سیال برای دور زدن موانع یا عبور از یک منطقه باریک هنگام عبور از آن نیاز دارند، مقاومت نسبتاً کمی دارند. دریچه بزرگ شیر توپی تمام سوراخ اجازه می دهد تا مایع به آرامی و تقریباً بدون انسداد عبور کند و اتلاف انرژی کم را حفظ کند.

3. شکل کروی تداخل سیال را کاهش می دهد
شکل توپی شیر توپی نیز نقش کلیدی در کاهش مقاومت سیال دارد. توپ دارای سطح صاف و گرد است که به کاهش اصطکاک بین سیال و دیواره داخلی شیر کمک می کند. هنگامی که سیال از کره عبور می کند، به دلیل صاف بودن سطح کره، تلاطم سیال بسیار کاهش می یابد. کاهش تلاطم به این معنی است که سیال می تواند آرام باقی بماند، بنابراین مقاومت سیال کاهش می یابد.
علاوه بر این، تقارن شکل کروی از مسدود شدن و اختلال قابل توجه سیال در هنگام عبور از شیر توپی جلوگیری می کند و مسیر جریان نسبتاً هموار است. این با انواع دیگر شیرها متفاوت است، جایی که شکل و آرایش قطعات داخلی در شیرها مانند شیرهای گلوبی تمایل به خم شدن و پیچیده شدن مسیر سیال دارد و در نتیجه مقاومت سیال را افزایش می دهد.

4. طراحی کامل جریان در حالت باز
هنگامی که شیر توپی در حالت باز است، سوراخ عبوری توپ کاملاً با لوله در یک راستا قرار می گیرد که معادل یک بخش لوله مستقیم است. هنگامی که سیال از آن عبور می کند، انقباض یا انبساط آشکاری وجود ندارد، خطوط جریان صاف می مانند و هیچ تلاطم یا گرداب قابل توجهی ایجاد نمی شود. از آنجایی که در داخل شیر توپی مانند سایر شیرها هیچ کانال جریان پیچیده و دستگاه دریچه گاز وجود ندارد، هنگام عبور سیال از شیر توپی تقریباً هیچ مانع اضافی وجود ندارد، بنابراین مقاومت سیال بسیار کم است.
این با دریچه‌های دریچه گاز یا شیرهای پروانه‌ای متفاوت است، که معمولاً دارای عناصر دریچه گاز یا دستگاه‌های چرخشی در کانال سیال هستند که باعث می‌شوند سیال در اطراف جریان یابد یا در معرض اصطکاک قرار گیرد و در نتیجه مقاومت را افزایش دهد. طراحی جریان کامل شیر توپی از این مشکلات جلوگیری می کند و ویژگی های مقاومت سیال کم را به آن می دهد.

5. عملکرد ضربه کوتاه باعث کاهش تغییرات مقاومت می شود
شیر توپی در طول فرآیند باز و بسته شدن نیاز به یک ضربه کوتاه دارد. فقط باید 90 درجه چرخانده شود تا از حالت کاملاً باز به کاملاً بسته تغییر کند. این عملیات ضربه کوتاه، تغییر مقاومت سیال را در طی فرآیند باز و بسته شدن کاهش می دهد. در انواع دیگر دریچه‌ها، که برای باز و بسته شدن نیاز به یک ضربه طولانی‌تر دارند، سیال ممکن است در حین عبور با کاهش تدریجی سطح مقطع یا جریان بای پس مواجه شود که در نتیجه مقاومت سیال افزایش می‌یابد. حرکت کوتاه شیر توپی اجازه عبور سریع سیال را می دهد که نوسان مقاومت سیال را در هنگام باز و بسته شدن شیر تا حد زیادی کاهش می دهد.