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    O型球閥開閉過程中流體變化分析

    發布時間:2022-06-24

    1.開啟時間對O型球閥內部流動的影響

    閥門開啟過程壓力云圖變化規律

    圖1:閥門開啟過程壓力云圖變化規律

    從圖1可以看出,當O型球閥開啟至20%開度時,閥前壓力很高,閥后壓力較低,閥門內部壓力變化較大的區域主要集中在閥芯的進口處和出口處。開啟時間對O型球閥內部壓力的分布影響不大,但對閥后的低壓區有很大的影響;開啟時間越短,閥后低壓區的壓力值越高;反之若開啟時間越長,閥后低壓區壓力值則越低,且低壓區發展越充分。一旦低壓區的壓力低于當地的飽和蒸氣壓時,就有可能產生空化,進而伴隨著汽蝕的產生,嚴重影響閥門的正常使用。因此,加快O型球閥的開啟速度,能夠阻礙閥后低壓區壓力值的下降,進而抑制O型球閥內部汽蝕的發生。

    閥門開啟過程速度云圖變化規律

    圖2:閥門開啟過程速度云圖變化規律

    圖2為不同開啟時間工況下,20%、40%和70%閥門開度的速度分布云圖。從圖中可以看出,在閥門開啟到20%時,閥芯進口和出口處的流速較大,最大值達到5m/s,為管道內流體平均流速的10倍;閥芯中存在兩個漩渦區域,閥后也存在一個非常大的漩渦,這個渦幾乎充滿了整個閥后區域。

    隨著閥門開度逐漸增加,O型球閥閥芯內的兩個漩渦逐漸減小,O型球閥閥后的漩渦也顯著減小,閥芯進口和出口的高速區域都往閥芯內部延伸,形成了貫穿閥芯的高速帶,閥門的流通能力也逐漸提高。當閥門開度為40%時,閥后的高速區集中在管壁處,會對管壁產生沖刷;而當O型球閥開啟至70%開度時,閥后高速流區發展至閥后管道中心處,流體對管壁的沖刷降低。隨著閥門開啟時間的增大,閥芯的高流速區域的速度略有增大。但是O型球閥開啟時間對計算區域內的流場分布影響很小。

    2.開啟和關閉過程O型球閥內部流場對比分析

    雖然從結構上看O型球閥的開啟過程與關閉過程是可逆的,但是由于內部流體的初始流場及O型球閥初始開度的不同,開啟和關閉過程的內部流動并不能實現可逆變化,因此,本節主要對O型球閥開啟和關閉時間為34s時,內部流場的差異性進行了分析。

    球閥開啟和關閉過程壓力分布對北比

    圖3:球閥開啟和關閉過程壓力分布對北比

    圖3為開啟和關閉過程O型球閥內部流體壓力分布圖。與前面所述的開啟過程剛好相反,在關閉過程,隨著閥門開度的減小,閥后形成類似后臺階結構,閥后的低壓區逐漸形成,并逐漸控制整個閥后段。對比分析O型球閥開啟和關閉過程可以看出,相同開度下,開啟過程和關閉過程的壓力分布基本相同,但是開啟過程的閥后壓力比關閉過程閥后壓力略高。

    球閥開啟和關閉過程中20%至80%開度的速度流線圖

    圖4:球閥開啟和關閉過程中20%至80%開度的速度流線圖

    圖4所示為O型球閥開啟和關閉過程速度分布及渦流結構隨開度的變化規律。關閉過程,閥門內部速度分布和渦流分布的變化規律同樣與開啟過程完全相反。隨著閥門開度減小,閥芯內部的漩渦形成并逐漸增大,在閥芯處出現高速流帶。隨著閥門的關閉,流體流速降低,并在一定開度下斷裂成閥芯出口和進口兩個高速流帶。通過開啟和關閉過程的對比可以發現,無論是開啟還是關閉到某一開度,流場內的速度分布基本相同,但是關閉過程的速度略高于開啟過程的速度。

    上海川滬閥門球閥

    圖5:上海川滬閥門球閥

    上海川滬閥門經過多年的發展,形成了全鏈條O型球閥生產裝備,可以根據客戶要求,生產出手動球閥、電動球閥、氣動球閥、液動球閥等,廣泛的應用在化工、制藥、水處理等場合。

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