高壓差迷宮式多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流動(dòng)特性分析研究.pdf

1、本文是在重慶市技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“高壓降調(diào)節(jié)閥優(yōu)化研究”(編號(hào):2012-01-026)的支持下完成的?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；目焖侔l(fā)展對(duì)調(diào)節(jié)閥提出了以高壓降為主的一系列愈發(fā)苛刻的要求，某些使用場(chǎng)合壓差高達(dá)40MPa以上。迷宮式調(diào)節(jié)閥作為降壓能力最強(qiáng)的多級(jí)降壓式調(diào)節(jié)閥，廣泛的應(yīng)用于石油、化工及電力等行業(yè)中的高壓差與潔凈流體介質(zhì)場(chǎng)合。但在該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)研發(fā)大多以仿制為主，多次的樣機(jī)加工和試驗(yàn)使研發(fā)周期與成本大大增加，極不利于技術(shù)創(chuàng)新水平的提高。研究也大

2、都停留在原理分析或試驗(yàn)驗(yàn)證的初步階段，尤其是對(duì)高壓差條件下調(diào)節(jié)閥內(nèi)部的可壓縮流動(dòng)幾乎沒有深入的研究，無(wú)法提供有效的參考。所以在這一領(lǐng)域我國(guó)正處于需求量不斷上升，而研制水平相對(duì)滯后，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的不利局面。本文以我校與國(guó)內(nèi)三大調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)企業(yè)之一的重慶川儀調(diào)節(jié)閥公司合作項(xiàng)目為研究對(duì)象，開展了以下研究:
　　 (1)介紹了迷宮式調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)特征，分析了迷宮盤片中多級(jí)轉(zhuǎn)折流道實(shí)現(xiàn)逐級(jí)降壓、控制流速的工作原理。通過引入節(jié)流件流速與出口能量

3、限制標(biāo)準(zhǔn)，分析了盤片降壓級(jí)數(shù)與節(jié)流件流體出口能量之間的關(guān)系。根據(jù)可壓縮流體力學(xué)基本理論，對(duì)不可壓縮條件下的迷宮盤片降壓級(jí)數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)，并通過修正得出了考慮流速變化因素的改進(jìn)公式與可壓縮條件下的計(jì)算公式。
　　 (2)借助商用軟件CFX對(duì)迷宮盤片內(nèi)部的可壓縮流動(dòng)進(jìn)行三維湍流數(shù)值模擬，得出了盤片內(nèi)部流場(chǎng)的壓力、速度及密度分布等具體信息，分析了迷宮流道中高溫蒸汽介質(zhì)的流動(dòng)狀況。通過不同壓差工況下的仿真實(shí)驗(yàn)，研究了迷宮盤片內(nèi)部流

4、動(dòng)在不同工況下的變化規(guī)律。通過對(duì)不同降壓級(jí)數(shù)盤片模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分析了降壓級(jí)數(shù)的改變對(duì)盤片內(nèi)部流動(dòng)的影響規(guī)律。通過對(duì)不同流道數(shù)目與截面參數(shù)的迷宮盤片模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，研究了流道數(shù)目與截面參數(shù)的改變對(duì)盤片內(nèi)部流動(dòng)的影響。
　　 (3)推導(dǎo)了調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)及可壓縮條件下的流量計(jì)算公式。對(duì)迷宮式調(diào)節(jié)閥的流通能力分別進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn)測(cè)試研究。根據(jù)絕熱節(jié)流溫度效應(yīng)理論，對(duì)迷宮式調(diào)節(jié)閥多級(jí)節(jié)流降壓過程中的溫度變化效應(yīng)進(jìn)行了理論