裝有滴水盤的超低溫閥門閥蓋溫度場(chǎng)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析.pdf

1、隨著我國石化、天然氣、制冷和低溫工業(yè)的快速發(fā)展，超低溫閥門的需求量越來越大，對(duì)其性能的要求也越來越高。低溫閘閥、截止閥、球閥和蝶閥閥蓋的填料密封由于空氣中冷凝水的進(jìn)入，如果填料溫度低于0℃時(shí)則會(huì)結(jié)冰，不但影響閥桿的正常操作，而且也會(huì)因閥桿的上下運(yùn)動(dòng)劃傷填料，造成密封失效。故閥蓋應(yīng)設(shè)計(jì)成加長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)頸閥蓋)，加長(zhǎng)閥蓋可使填料函底部的工作溫度高于0℃。長(zhǎng)頸閥蓋表面焊接滴水盤，可防止冷凝水進(jìn)入保冷層，避免或減少保冷層的腐蝕。同時(shí)，閥蓋表面焊接

2、滴水盤后，增大了閥蓋與空氣自然對(duì)流的換熱面積，降低了來至閥體的冷量損失。
　　本文利用傳熱學(xué)的相關(guān)理論，結(jié)合能量守恒原理推導(dǎo)出滴水盤導(dǎo)熱微分方程。并根據(jù)模型的邊界條件解得滴水盤的溫度場(chǎng)，從而得出滴水盤散熱量以及效率的計(jì)算方法。同時(shí)，根據(jù)柱坐標(biāo)系下的傅里葉導(dǎo)熱微分方程，得出長(zhǎng)頸閥蓋的導(dǎo)熱偏微分方程，并利用分離變量的方法得出方程通解，結(jié)合貝塞爾函數(shù)的正交性確定待定系數(shù)，從而得出長(zhǎng)頸閥蓋的溫度場(chǎng)，而后對(duì)溫度場(chǎng)函數(shù)進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化，代入填

3、料函溫度等于0℃時(shí)的初值條件，最終得到閥蓋最小長(zhǎng)度的計(jì)算模型。
　　以DJ41W-300LbP6″超低溫截止閥為實(shí)例，將相關(guān)的參數(shù)代入計(jì)算模型，得出長(zhǎng)頸閥蓋的最小長(zhǎng)度值。同時(shí)，利用Ansys Workbench對(duì)該閥門進(jìn)行有限元分析，得出閥門的溫度場(chǎng)以及閥蓋的最小長(zhǎng)度。
　　利用數(shù)學(xué)模型結(jié)合有限元分析的方法，分析討論了材料的導(dǎo)熱系數(shù)、滴水盤的半徑、安裝數(shù)量及安裝間距、環(huán)境溫度等因素對(duì)閥蓋最小長(zhǎng)度的影響，最終得出縮短閥蓋最小長(zhǎng)