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排灌机械工程学报 2013年第12期31卷 1072-1076页

作者：李树勋侯英哲徐晓刚胡建郝娇山兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心甘肃兰州730050 重庆川仪调节阀有限公司重庆400700

针对高压差迷宫式多级降压调节阀内部迷宫盘片设计中如何确定盘片降压级数的核心技术问题,根据可压缩流体力学理论,对迷宫式调节阀内部盘片降压级数计算公式进行了推导和分析.并借助计算流体力学商业软件CFX,对3种不同降压级数盘片流道... 详细信息

针对高压差迷宫式多级降压调节阀内部迷宫盘片设计中如何确定盘片降压级数的核心技术问题,根据可压缩流体力学理论,对迷宫式调节阀内部盘片降压级数计算公式进行了推导和分析.并借助计算流体力学商业软件CFX,对3种不同降压级数盘片流道模型的内部流动进行了数值模拟计算,获得了不同级数流道内部的压力、速度分布等流场信息,同时绘制了不同级数模型内部的压力及速度变化曲线.分析结果表明:在相同工况下,增加盘片降压级数有利于合理逐级平稳降压,合理分配压降负担,使盘片中的流速平缓上升并降低流体出口能量.另外,当降压级数已能满足出口能量标准时,继续增加级数的作用相对较弱.研究结果可以为迷宫式调节阀及相关产品的研发提供一定的参考.

关键词：迷宫式调节阀曲折流道降压级数流速控制数值模拟

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煤液化笼式调节阀的空蚀分析及结构改进设计

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过程工程学报 2023年第2期23卷 199-206页

作者：仇畅干瑞彬龙云飞汝强钱锦远金志江浙江大学能源学院化工机械研究所浙江杭州310027 中核苏阀科技实业股份有限公司江苏苏州215129 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027

针对煤液化笼式调节阀内普遍存在的空蚀问题,基于RANS方程、Mixture多相流模型及Zwart空化模型,对阀门内部的空化流动进行了数值模拟研究,确定了阀笼失效的主要原因;基于压降分析和预测空化位置,提出了调节阀阀笼的结构改进方案并进行... 详细信息

针对煤液化笼式调节阀内普遍存在的空蚀问题,基于RANS方程、Mixture多相流模型及Zwart空化模型,对阀门内部的空化流动进行了数值模拟研究,确定了阀笼失效的主要原因;基于压降分析和预测空化位置,提出了调节阀阀笼的结构改进方案并进行了验证分析。结果表明,调节阀内空化气相集中分布于阀笼内层节流孔,是阀笼中内层节流孔内壁及阀笼内壁存在明显失效缺陷的主要原因;阀笼内层节流孔内空化严重发生的主要原因为降压级数不够,导致第二级压降过快,产生局部低压区,空化剧烈发生;内层节流孔深度较大,导致空化在整个内层节流孔内充分发展;提出将内层节流直孔调整为阶梯孔的结构改进方案,可有效降低空化强度和分布范围。本工作对煤直接液化工程中的笼式调节阀的设计和研究具有一定参考价值。

关键词：煤液化笼式调节阀空化降压级数内层节流孔结构改进

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高压差迷宫式多级降压调节阀内部流动特性分析研究

高压差迷宫式多级降压调节阀内部流动特性分析研究

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作者：徐晓刚兰州理工大学

学位级别：硕士

本文是在重庆市技术创新项目“高压降调节阀优化研究”（编号：2012-01-026）的支持下完成的。现代工业生产规模化的快速发展对调节阀提出了以高压降为主的一系列愈发苛刻的要求,某些使用场合压差高达40MPa以上。迷宫式调节阀作为降压... 详细信息

本文是在重庆市技术创新项目“高压降调节阀优化研究”（编号：2012-01-026）的支持下完成的。现代工业生产规模化的快速发展对调节阀提出了以高压降为主的一系列愈发苛刻的要求,某些使用场合压差高达40MPa以上。迷宫式调节阀作为降压能力最强的多级降压式调节阀,广泛的应用于石油、化工及电力等行业中的高压差与洁净流体介质场合。但在该领域国内研发大多以仿制为主,多次的样机加工和试验使研发周期与成本大大增加,极不利于技术创新水平的提高。研究也大都停留在原理分析或试验验证的初步阶段,尤其是对高压差条件下调节阀内部的可压缩流动几乎没有深入的研究,无法提供有效的参考。所以在这一领域我国正处于需求量不断上升,而研制水平相对滞后,长期依赖进口的不利局面。本文以我校与国内三大调节阀生产企业之一的重庆川仪调节阀公司合作项目为研究对象,开展了以下研究：（1）介绍了迷宫式调节阀的结构特征,分析了迷宫盘片中多级转折流道实现逐级降压、控制流速的工作原理。通过引入节流件流速与出口能量限制标准,分析了盘片降压级数与节流件流体出口能量之间的关系。根据可压缩流体力学基本理论,对不可压缩条件下的迷宫盘片降压级数计算公式进行了推导,并通过修正得出了考虑流速变化因素的改进公式与可压缩条件下的计算公式。（2）借助商用软件CFX对迷宫盘片内部的可压缩流动进行三维湍流数值模拟,得出了盘片内部流场的压力、速度及密度分布等具体信息,分析了迷宫流道中高温蒸汽介质的流动状况。通过不同压差工况下的仿真实验,研究了迷宫盘片内部流动在不同工况下的变化规律。通过对不同降压级数盘片模型进行仿真实验,分析了降压级数的改变对盘片内部流动的影响规律。通过对不同流道数目与截面参数的迷宫盘片模型进行仿真实验,研究了流道数目与截面参数的改变对盘片内部流动的影响。（3）推导了调节阀流量系数及可压缩条件下的流量计算公式。对迷宫式调节阀的流通能力分别进行了数值模拟仿真实验与试验测试研究。根据绝热节流温度效应理论,对迷宫式调节阀多级节流降压过程中的温度变化效应进行了理论及仿真实验研究,分析了其产生的机理。本研究可为相关产品的研发与设计提供一定的参考。

关键词：迷宫式调节阀迷宫盘片降压级数 CFD 可压缩流动

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迷宫式蒸汽调节阀的降压机理与流动特性研究

迷宫式蒸汽调节阀的降压机理与流动特性研究

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作者：范利霞北京化工大学

学位级别：硕士

迷宫式调节阀是一种具有多级多流路连续阻力阀内件的节流阀,解决了高压差导致的汽蚀、冲刷、振动、噪声等一系列高流速问题,主要用在高参数火电、煤化工空分等装置的高温、高压、高压差的蒸汽管路系统中。本文通过理论公式推导、数值模... 详细信息

迷宫式调节阀是一种具有多级多流路连续阻力阀内件的节流阀,解决了高压差导致的汽蚀、冲刷、振动、噪声等一系列高流速问题,主要用在高参数火电、煤化工空分等装置的高温、高压、高压差的蒸汽管路系统中。本文通过理论公式推导、数值模拟,并结合现场的流量试验数据,对可压缩蒸汽工况的迷宫式调节阀降压机理和流动特性开展研究,主要研究内容及结论如下:(1)迷宫式调节阀降压级数的计算方法研究。通过流体力学和工程热力学知识,结合迷宫流道的结构特点,对液体、理想气体和过热蒸汽在迷宫式调节阀内的节流过程进行了分析,并推导出了针对不同介质的降压级数理论计算公式。(2)迷宫流道的降压和速度控制机理研究。借助CFX软件,对蒸汽流经迷宫流道的热力学及流动过程进行了数值分析,得到:迷宫流道逐级减压的机理在于其连续的直角转弯结构迫使流动方向改变,在“迎汽拐角”后产生了流动分离和不可恢复的压力梯度;而迷宫流道宽度的逐级扩张与可压缩流体的体积膨胀相适应,使得主流区面积增加,有效控制了介质流速。(3)迷宫流道结构参数对降压和流动特性的影响研究。建立不同的迷宫流道几何模型,分析了过度段参数、降压级数、扩张系数、等结构参数及串并联结构对流动的影响,结果表明:过度段长度逐段延长有利于降低流速;降压级数越多,降压性能越好,在降压级数满足要求的前提下,应采用串并联结构的分流作用来降低流速;扩张系数越大,迷宫流道结构突变越明显,因而降压能力越强,但扩张系数过大,流道内的漩涡区面积也增大,对流速的控制作用影响不大,在扩张系数选择时应在1.12≤r≤1.23的范围内取较小的值。(4)迷宫式蒸汽调节阀的内流场及流量特性研究。对实际的迷宫式蒸汽调节阀内流场进行了数值模拟,结果表明:迷宫套筒承担了调节阀的大部分压降,阀腔区和调节阀出口区的流动差异是必然的;用数值模拟方法测算的流量系数和流量特性曲线与实验值基本一致,误差在工程允许的范围内,故在调节阀设计之初,可以用数值模拟来测算调节阀的流量特性。

关键词：迷宫式调节阀过热蒸汽降压级数流动特性流通能力数值模拟

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