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    球閥流體動力學特性分析

    發布時間:2022-05-26

    球閥是一種常見的閥門,具有結構緊湊、易操作和易維修等特點,既適用于一般工作介質,也適用于苛刻工況的介質。它是一種重要的閥類,廣泛應用在石油、化工、煤炭、造紙、制藥、水利、電力等行業,在國民經濟中占有舉足輕重的地位。本文主要以用于開關控制的普通球閥和用于調節控制的V型球閥為對象,對閥門在單相調控過程中的流體動力學特性進行實驗和數值分析。

    1.球閥啟閉過程動態流體動力學特性

    普通球閥在使用中一般都作為開關閥門,在開關過程中閥門的內部流動將急劇變化,這將對閥門的可靠性和管道系統的穩定性產生重要的影響。因此,本章主要以DN50口徑的浮動式球閥為對象,對其瞬態開關過程的動態流體動力學特性進行研究。

    2.球閥三維模型

    浮動式球閥是一種使用較多的球閥類型。該球閥的球體由兩個閥座支撐,在介質壓力的作用下,球體會產生一定的位移量,壓緊閥座密封圈,保證出口處密封性能良好。DN50的浮動式球閥結構如下圖所示。

    浮動式球閥結構示意圖

    浮動式球閥結構示意圖

    根據球閥的實際尺寸,利用三維建模軟件UG對球閥內部流道進行三維實體建模。為了保證閥前來流和閥后流動充分發展,將閥前流道長度設為5倍的閥門直徑,閥后流道長度設為10倍的閥門直徑。如圖為球閥全開工況下內部流道計算區域的三維示意圖。該區域可以分為4個部分:閥前流道、閥芯流道、閥后流道及閥腔間隙。

    球閥全開情況下內部流道計算區域的三維示意圖

    球閥全開情況下內部流道計算區域的三維示意圖

    3.閥門特性實驗

    閥門特性實驗系統為閉式循環系統,主要由水箱、變頻泵、循環管道和待測閥門等部分組成,如下圖所示。為保證流量和壓力采集的準確性,流量計安裝位置與待測閥門的距離為20D(D為管道直徑),閥前壓力傳感器安裝在5D處,閥后壓力傳感器安裝在10D處。本章主要開展不同啟閉時間下(18s,23s,34s,45s和70s)的閥門特性實驗。

    閥門性能測試系統示意圖

    閥門性能測試系統示意圖

    閥門性能實驗系統實物圖

    上海川滬閥門性能實驗系統實物圖

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