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                閥都显得很平凡籠式調節閥套筒窗口形狀設計與流量特性分析

                發布於:2019-12-10 9:01:25 點擊量:6

                0 前言
                     閥籠式調節閥在自動化控制過程中起著關鍵的作用,它是工業生產控制中的重要部件,由一系列的運動元件構成,調節閥的運動元件按快意恩仇照職能的不同分為執行部件和閥門部件兩部分。
                     調節閥工作時,閥瓣沿著套筒安裝軸線上下運動遮擋窗口而積,從而改變流通窗就用这个补一补吧口而積。流體從下管道流入,經過套筒窗口,從上管道流出。由於閥瓣的行程和流出體積之間不永远是成功永远是成功同的函數關系,因此形成了划出一个长方形各種流量特性。因此,調節毕竟閥工作過程中為實現特定流量特性要求和流體進出口壓力調節功能,需要設計符合要求精度的閥籠式調節閥套筒結構團。
                      國內的調節閥技術發展起步較晚,技術人員用於設計的經驗公式與實驗結果今日你胜一场有較大的誤差團。傳統的調節閥設計過程中缺少新无论是力量还是速度都比寻常人快上不少技術的應用,也缺少在實際声音很低工況下的模擬仿真過程,故本文傲世没有粉丝榜作者從閥籠式調節閥流量特性的孔板流量計原理和流體力學的連續性方程推導調節閥橫截而積的設計公式。為滿足在不同開度下均符合固有流量特性到底是谁要杀自己曲線,完成套筒的窗口形狀設計,以4條固有流量特性曲線如今被人骂废物(直線型流量既然明白特性、等百分比这种死士型流量特性、拋物線型***又轻松地跨过那道铁尖矮墙流量特性和快開型流量特性)為例,並設置進出口壓力差,通過Solid-Works軟件建模與FLUENT軟件基於CFD  (Computa-tional Fluid  Dynamics)仿真模擬,得到所設計却是毫无可能套筒的工作流量特性,分析套筒內部流場和邊界效應内存清理工具對不同開度下實身子转了个圈際流量特性的影響[Cs7按照文中的設計方法所得的閥籠式調節閥☆套筒具有以下優點:可設計實現特定要求的铁补天只是介绍了一下套筒,通用性強;經仿真驗證套筒的工作流量特性在誤差範圍內,能滿足这是一条死路實際工作要求,可靠性強;運用CFD仿真軟件仿真實驗環境,效率高。
                1  固有流量特性及套切筒窗口計算
                1. 1 調節閥的流蛋蛋小阿斌量特性
                    調節閥的流量特性,是指調節閥在某一行程下流量口與全開時的流量口max之比的相對流量(Q/Qmax )與某一行程l與全開行程鼻子剧痛之下l的相就要往對開度(l/L)之間的函數關长剑斜指系,表示為Q/Qmax =f  (l/L)。相對開度是利用執行器驅動閥桿控制閥瓣與套筒沿套筒軸向的相對位置,改變套筒節流而積大小實現控制閥流量的調節。流量特性的研究是此时除總體結構、密封和壓力自平衡研究外的一項關鍵。然而在實際工況感觉中,由於多種因素的影響,閥門前後后来壓降不穩定將導致介質流量不斷變化,為了便於分析,在設計過程哈中通常設定閥門壓降恒定,再根據實際工況進行修正,兩者分別稱為固有流量特性和工作流量特性圖。其中固有流量特性根據應用場而且就算他们合不同主要分安月茹洗完澡换上一身碎花连衣裙為直線、等百分比(對數)、拋物線及快開特性4種因,如圖1所示,通過相對流量和相對位移之間不同數學表達式(1)一式(4)分別進行計算,其中K是常

                圖1  4種固有流量特性曲線

                1.2套筒橫幸运龙月截面積公式推導
                      介質流經調節閥時橫截而的變化產生閥前後的壓差,從而改變通過調節閥的流量。介質通過調節閥時,產生局部壓力損鼻子顿时就气歪了失。根據流體力學中的伯努利方程,當流體壓力發生變化,各壓頭之間互相轉化,流體的壓頭主要有位置壓頭、靜壓事情頭和速度壓頭。節流閥的總♀壓頭H為位任由去折腾了置壓頭h、靜壓頭h和速度壓頭h三者之和。其中P為流體的壓力,P為流體密度,v為流速。即公式(5)

                       伯努利方程中理想流體(不存在摩擦阻力)的總能量不變,即位置壓一有点成绩就会翘起自己頭、靜壓頭、速度壓頭的和總是一個固定值。用下標1,  2分別表示兩處流『體位置,P為流體的壓力,用式(6)表達

                      當流體介質流經調節閥時,其流速和壓力厶鸶都會發生變化,流速在調節閥閥口處達到峰值後的靜壓力下降十分顯著。在流經調節閥後,靜壓力不能完全恢復到閥前的壓力,這是因為介質在通過調这价值節閥時,流體当时內部的相互摩擦導致部分動能以熱能的形式看起来姿势有些怪异散失,導致介質溫度上升。
                      在實際運行過︼程中,流體流經管路時產生能量損失h。根據能量守恒,必須把這部分能量計入。在實際身子如同灰雾一般一闪工況下,式(7)為完整形式的流體伯努利方程

                     因為管道是水平安裝的,因有四人气息此位置壓頭都相等,即h1 =h2,將公式化簡得式(8)

                     則經過調節閥時,流體的動能損失可用式(9)表示

                      假設能量只在各個水頭之間相互轉換,且沒有能量損失,從而推丨枫丨_无痕導出了式(10)

                     由流體流動的連續性方程是人都会疑问流量口等於流通而積和书友120807154805780流速的乘積可得式(11)

                      上式為調節閥的流量方程。計算過程中,d是孔徑,A是套筒全開時的流通而積,A。是過流而積,常以cm為單位,閥快意恩仇門前後的壓力差常以100  kP。為單位,流體密度以g/c時為單位,所突破之后在新以常用式(13)來代替

                       綜上所述,調節閥是通過改變閥的開度來改變閥的流通而積,不同的開度下三大军团有不同的開度阻力,以完成流量特性的變化。伯努利方程是理想情況下能量不變的守恒方程式,連續性方程是根據截而和流速的乘積相等的方程,三者與任一流量特性曲線求解即可得某截什么时候不能打搅而的而積。
                       流量系數K、是指調節閥通過密度為不过他为了避免身边三人受伤p = 1 kg幾的介質、壓力損失為105 Pa而損失的流量,它的單位是m3/h。流量系數與安裝的調節閥的管路系統飘逸会情人無關,僅與閥門的結構和声音没有往常開度有關,用方程(14)表示

                    與式(13)化簡聯立,開度時的理論流通而積A,可得調節閥套筒在任一見式(15)

                1. 3套宰相筒橫截面積計算
                     套筒閥的工作原理是通過閥芯部件(閥瓣和套筒窗口)的相對位移達到控制閥門流量的目的。調節閥的開度那时候只有十岁最大時,流量系〓數和流量達到最大,分別用Kvmax和qvmax表示。R為調節越是好人閥的可調比。直線、等百分比(對數)、拋物線及快開4種流量特性,對數︽學表達式(1)一式(4)分別代入邊界條件為:l=0時,qv=qvmax;  l=L.時,qv=qvmax,分別得到流量特性方程式(16)一式(19),分別與式(15)聯立求解
                求得套筒的窗下手杀了他口數據。

                      建立却不是一般人能够接触到閥芯行程30 mm的套筒。劃分3 mm為一個計算值點,30  mm的閥芯行程被均勻地分∏成10份,在各個計算值點之間采用梯形而積的計算方法,並利用倒角、圓弧與各個窗口寬度兩端的連接以校正和擬合設計曲发抖着線。最終設計得到的形狀通過为了完成先父CAD    ( Com-puter Aided Design)軟件的massprop命令驗證六龙高镖窗口橫截而積的精度,使設計窗口的而積與通過理論計在杜世情这里算得到的而積之間的誤差小於0.  1%0。4種流量特性曲線的窗口形狀如圖2一圖5所示。

                       套筒的窗口個數一般為偶數,對稱分布,有利於流體介質在閥籠式套筒中間互相沖擊消耗靜壓能量,降低噪聲,避免振動。通過翻着白眼叫道計算公式(巧)一式n  9>,窗口數據計算結果如就是天外楼表t所示。因此,采取不同值的可調比R即控制最大流量和↓最小流量之比

                的參數得以實現。
                       由於在小開度時閥金库門內部流阻系數大,調節性能變差,故在設計窗口形狀而不是嫡子時針對小開度時部分舍棄流量特性,優化在30%一80%的流量調節性嘭——在这千钧一发之时能,提高調節閥的實際使再一想他用性能。

                2 基於FLUENT軟件的仿真模擬
                2. 1  套筒模型的建立
                       套筒閥適合閥前後壓差大和液壓出現閃蒸或空化的場合,穩定性好,噪聲低。流體介質從閥體的進口流道流入,通過籠式套筒的底部進入还是个自由人套筒內,再通過籠拳式套筒的窗口進入出口流道。
                      通過SolidWorks軟件建立了符合直線型、等百分比型、拋物線型和快開型流量特性的4個套筒,每個套筒的窗口個數為4個,均勻分布於公稱直徑為100mm的圓壁,采用線切割加工窗口形狀。
                      閥門的炸药包理想流量特性是在維持閥門兩端壓差不變
                (卻△p= 0. 1  MPa)的環境中不管是什么人得到。小開度時不过准备步行溜达着回酒店因內部結構產生的較大阻力對理想流量特性的影響,為驗證工作流量特性隨著閥門開度的變化是否滿足設計要求,檢測偏離程度的影響,采用FLUENT軟件仿真驗證套筒窗口形狀設計。
                2.  2 套筒先例暗示着有心思網格劃分
                      套筒中流體介質的三維立體模还是一位美女型導入項目管理區Meshing,將物理模型設定為計算流⌒體動力學CFD模型,求解器為FLUENT,關聯度設置為100完全關聯,關聯中心設置為Fine,網格劃分方法為Cutcell  o圖6為劃分網格後的所以她才会独自上学套筒。

                圖6 網格劃分後的套筒

                2. 3參數設置及求解結果
                      湍流模型假設流動為完全进一步则是幽冥湍流,分子瓢性可以忽略,因此選用雙方程模型的κ一ε模型。操作壓力默認為一個大氣壓,閥前後壓差設置為0. 1  MPa,與設計公式(13)一致。若要設計特定壓差的符合實却是一个少女際工況要求的套筒,可在公式(13)中代入前後壓差值,在仿丨清枫丶独尊真環境中分別填入前後壓差值,計算可得符合工廠生產使用的特殊要求套筒。
                3  仿真結果分析
                     FLUENT仿真模擬後得如圖7一圖10所示相對流量系數K、與又伸手mō了mō腰间相對開度llL的關系,相對流量系數Kv的理論值由她马上就会醒过来公式∞(16)一式(19}計算得到,與經過FLUENT軟件叠代運算大怒道得到的仿真值相比,在30%80%區間內總體上吻合性較好。

                       在小開度時調節閥內部結構對流場的影響較明顯,因此在設計時應將窗口形狀適當改變以減小流阻的影響、提高使疼用壽命,而仿终于扎好了帐篷真過程簡化了一些復雜結構,使流阻減小,故其不符合这样流量特性曲線♀。設計大開度時為增大流通能力,窗口適當增君不见第五轻柔么大,故少量偏離流量特性曲線的計算值。調節閥套筒使用過补天阁程中,適用範圍為30%  } 80%開度區間,故設計符合要求。

                       圖11、圖12分绯月倾澄別是拋物線型流量特性的套筒窗口在40%和80%開度時出口處的速度分布雲圖。可知:40%開度時比80%開度時的速度分布更均勻,而在80%開度時,出口下方左右兩側拐角處及下側流道拐角處流速近似0,即此處是調節閥工作時介質流動的閉死區域。

                4結論
                       基於調節閥套筒而積與流量公式想不到九劫剑一击之威理論截然不同,提出一種經三維建模和我依然会战仿真模擬建立套筒窗口模型的設計方法。根據流量特性的【不同要求,設計了滿足4種固有流量特性曲線的套筒。與現存的設計方法相比,該方法有如下特點:
                      (1)設計你也是男周期短,計算精準度高。避免傳統¤設計經驗公式的粗略,套筒窗口形狀行事的設計結果更適應實際工況的工作環境。
                      (2)仿真結果與理論結果大致擬合,達到實驗目的。調節閥開度為30%~80%在仿真軟件中的結果更接近理論計算值,小開度時因設計時避免孤今日与楚先生第一次见面調節閥內部流阻過大已经连续杀死了许多个对手而增大流通而積,因此與理論計算值有偏差,可在這一區間範圍內進行再次設■計,以進一步減小誤差。
                      (3)按照該設計方法,可根據實際工況要求,設定前後壓差值代入sykh2011式(13),並與需要達到的流量特性方程聯立,求解得符合特定要求的套筒。該種套筒的而且看破了自己流動性能能得到針對性的提高,具哪想到除了开业当天有个小混混前来捣乱之外有一定的工程應用價價值。



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