套筒式调节阀结构改进及流场分析

针对套筒式调节阀因工作时阀内流体压差过高、流速快,易产生阻塞流,导致在一定开度下,阀门流通能力降低,阀内噪声增大,致使套筒、阀芯、阀座损坏等问题,以DN80套筒式调节阀为研究对象,对套筒节流孔的形状进行优化,设计出2种不同形状的节流孔样式,对比分析3种不同形状的节流孔,采用计算流体动力学(CFD)方法对其内部流场进行数值模拟,分析调节阀流道内的速度分布云图、压力分布云图和流量特性曲线,并通过试验对比其流阻系数。结果表明,优化后的内缩式套筒结构在全开时,相较于初始结构降压能力提升约13.65%、最高降速约35%、流通能力提升约22.73%,并解决了在阀门开度为100%时阀体下腔处的回流现象。内缩式套筒结构具有更好的节流减压能力,能够安全可靠地应用于2种管线对接的工作状况,同时延长了阀门的使用寿命。

基于热固耦合的LNG低温球阀阀座密封特性分析

以LNG低温球阀为研究对象,通过对密封必需比压和弹簧预紧力进行理论计算,结合ANSYS Workbench建立阀座与球体接触的有限元模型,进行热固耦合分析,对比静力场和耦合场的模拟结果,结合影响密封面特性的两个关键因素(密封面宽度和压力角)对阀座密封面给出优化建议。结果表明:耦合场的低接触压力均值相比静力场整体减小了13%左右,阀座密封面处的密封比压随着密封面宽度的减小而增大,随压力角的增大并非线性增加。有效的密封面宽度在2.00~4.25 mm之间,有效的压力角范围是45.03~45.38°。

V型球阀阀芯优化及流场分析

针对造纸厂等企业中含有固体颗粒、纤维工况的流体介质对阀门冲蚀磨损问题,以V型调节球阀为研究对象,对中阀芯锥角30°的V型球阀进行阀芯优化,旨在为了减少冲蚀磨损进而设计出两种不同结构流通面积的阀芯锥角。对比分析阀芯锥角分别为30°,60°,90°的V型球阀,应用CFD软件对其内部流场进行三维数值模拟,通过模拟计算得到流量特性曲线、流道内的速度分布云图、压力分布云图和速度矢量图。结果表明,优化后的阀芯结构相比初始结构,阀内最大压力由535.43 kPa降至492.70 kPa逐渐稳定,阀内最低压力由低于饱和蒸汽压的-242.67 kPa升至150 kPa,减少了空化现象;且速度更加均匀稳定,阀内高速流通区域平均速度由27.77 m/s^(2)降至19.53 m/s^(2);提高了调节性能和流通稳定性,同时延长了阀门的使用寿命。