仿真模拟 闪蒸、空化工况指导阀门结构优化设计

作者:采集侠 来源:网络整理 发布时间:2019-11-01 14:53 浏览:

在高压差液体介质工况场合,介质发生闪蒸、空化现象是严重影响自控阀门使用寿命和调节精度的重要因素。

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介质能够发生闪蒸现象的条件是,介质在阀门流道某个位置的压力低于介质温度下的饱和蒸汽压力,此时介质由液体直接变化为气体。此压力差值越大,闪蒸越厉害。闪蒸现象不仅损坏阀内件,还产生阻塞流,严重阻塞介质流通。

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空化现象发生的条件是,介质在阀门流道某个位置的压力高于介质温度下的饱和蒸汽压力,此时闪蒸的气体介质直接变化为液体。此压力差值越大,空化越厉害。空化现象造成空间坍塌和瞬间收缩,在介质压力下形成局部极其强大的破坏力。此破坏力如果在阀门密封面附近产生,就会对阀门密封件造成空蚀破坏,缩短阀门的使用寿命。 沈阳泰科球阀 www.tkfm.cn

闪蒸和空化现象与阀门结构形式有着密切的关系。如多级降压的迷宫式套筒阀门,就是从结构设计上避免了空化产生的条件,从而解决了空蚀破坏,大大提高了阀门的使用寿命。但是因流道复杂,只能适合于干净介质。如果介质中有颗粒物质,会造成流道堵塞,最终使阀门失效。 泰科球阀 www.tkfm.cn

介质在流经自控阀时,因流道方向、尺寸、结构形式等变化,造成介质在流过阀门流道的每个位置上的压力和流速都是不一样的,介质发生闪蒸、空化的位置也不一样。为了避免因闪蒸、空化造成阀门内件损坏,我公司特别引进Solidworks Flow Simulation流体分析软件,借助其强大的分析能力,模拟实际工况,根据分析结果指导优化阀门结构设计。提升阀门使用寿命、调节阀性能等。 泰科球阀 www.tkfm.cn

如下图所示,是我们模拟分析的滑板阀结构。 沈阳泰科球阀 www.tkfm.cn

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注:1、图中箭头方向为介质流向 沈阳泰科球阀 www.tkfm.cn

2、图中颜色代表是介质中含有水汽的体积分量。 泰科阀门 www.tkfm.cn

从上图可知,滑板阀结构,介质发生闪蒸的位置为阀座背面,且与阀门密封面有一定距离;大部分空化现象发生在阀门后的管道中心位置,仅有极小部分发生在阀后管道壁面。这种结构形式的阀门在闪蒸、空化场合,从结构设计上可有效避免闪蒸和空化对阀内件极其密封面的破坏,有利于提高阀门使用寿命。阀后管道中心的空化不会对阀门及管道产生任何影响。

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如下图所示,是我们模拟分析的单座阀结构。

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注:1、图中箭头方向为介质流向

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2、图中颜色代表是介质中含有水汽的体积分量。

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从图上可知,介质闪蒸、空化发生的位置紧邻阀座、阀芯位置,而且集中在密封面表面。这种结构形式的阀门,在闪蒸、空化场合使用,密封面会遭到介质空化现象的严重破坏,最终使阀门密封失效。因破坏改变了阀芯尺寸,同时调节精度还受到一定的影响。

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下图是真实空蚀破坏的单座阀的阀芯。

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结论:介质工况模拟分析,对阀门结构设计具有极其重要的指导意义,它不仅能提高阀门的使用寿命,也能提高阀门的调节性能。

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