旁路系统高参数减压阀温度场与应力场分析

为了优化旁路系统减压阀阀体结构以提升其在高参数工况下的安全性能,采用有限元分析方法对某高压旁路系统减压阀承压热冲击强度进行了数值模拟分析,获得了在瞬态和稳态工况下阀体的温度场与应力场的分布情况及其变化规律。模拟结果表明:开启工况下,阀体应力经历先增大后减小直至稳定的变化过程,395 s时综合应力值达到最大值131.3 MPa;稳态工况下,最大综合应力值出现于第1级孔板前的位置,数值为96.597 MPa。由此可得结论:减压阀瞬态工况为危险工况,温差应力占主导地位。阀体设计中应避免阀体壁厚突变的结构。

高参数减压阀含多孔板热应力的数值分析

多孔板是高参数减压阀中的重要节流元件。过热蒸汽通过多孔板时,会形成温度差,进而产生热应力。热应力较大时多孔板表面会生成裂纹,有失效可能。本文利用计算流体力学软件分析高参数减压阀内部流场,继而运用热流固多物理场耦合方法,研究了多级高参数减压阀中焊接孔板上热应力的分布,进而对多孔板进行参数优化以避免失效。重点考察了结构形式、推进距离和减压比对多孔板热-机械应力分布的影响。结果表明,相较于端部式孔板和封头式孔板,内部式孔板可显著减少能量消耗,并获取更小的热-机械应力。节流孔板避免失效的较优使用条件是选择内部孔板、表面推进2mm且压力比设为1.014。此研究具有科学性并可以指导节流孔板在减压阀等过程装置中的安全设计。