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角式调节阀的构造及网格划分

日期：2013-04-28

调节阀是工业自动化调节系统中的重要环节。随着电子计算机的迅猛开展，计算流膂力学(CFD)数值模仿的优越性越来越明显，我们运用 CFD 通用软件 FLUENT 对一种角式调节阀停止了三维数值模仿，经过一系列开度下的流量模仿得到了该阀的流量特性曲线，并直观地显现出不同流向状态下阀门流道内部的速度压力散布和漩涡散布状况，由此进一步剖析流向对角式调节阀流量特性的影响。
 1 角式调节阀的构造及网格划分
 某一型号角式调节阀的构造剖视。它由阀杆、上阀盖、阀芯、阀座和阀体等零部件构成。阀体通道成直角，故称为角式调节阀。它具有流通量大、自洁性好等优点，合适阀前后压差不大的高粘流体并请求直角配管的场所。所采用的角式调节阀公称通径为 25mm，公称压力 1.6MPa，理想流量特性为直线特性，额定流量系数为 15m2，阀芯行程 16mm，可调比 R=50。
 工程中，角式调节阀通常选择流开型(即底进侧出)流向。在进口压力为 1.6MPa，出口压力为 1.5MPa 的条件下，该调节阀全开时对称面上的压力等值线和速度等值线如图 4、图 5 所示。从图中能够看出，进口的压力和速度都比拟平均;当水流经过阀芯与阀座之间的节流处时，由于流通面积忽然减小，压力减小，速度增大，并且靠近出口一侧的节流处的速度要明显大于另一侧，即减压增速效果明显;水流经过节流处后流向出口，压力和速度又趋向平均。
 阀门开度分别为 100% 和 30% 时流开型流向的对称面速度矢量见图 6 和图 7。从两图中能够看出，在阀腔中背对出口的一侧，都产生了明显的漩祸，这会产生较大的能量损耗，增大阻力系数。这阐明流开型易在阀腔内产生漩涡，形成能量损失。应用 FLUENT 软件对该阀门全开流道模型停止了流闭型流向的数值模仿，得到对称面上的速度矢量如图 8 所。从图 8 能够看出，阀腔内简直没有漩涡，阐明流闭型流向可大大防止漩涡的产生，减少能耗。
 对不同开度的流道模型停止流闭型流向的数值模仿，得到各开度下的流量系数见《表 1》。从表中能够看出，相同开度下，流闭型比流开型的流量系数明显进步，全开开度时，流量系数进步了 15.3%。这是由于流闭型阀门流道内没有漩涡产生，减少了能量损耗，进步了流量系数。从表中还能够看出，随着阀门开度的减小，流量系数进步的百分比也随之减小，10% 开度时流量系数已不再进步。这是由于，阀门大开度时，流开型流向漩涡处流体的速度大，则动能大，损失的能量多，而流闭型流向简直没有漩祸产生的能量损失，所以流量系数进步明显。随着阀门开度的逐步减小，流体速度减小，流开型损失的能量也随之减小，因此 2 种流向的流量系数逐步趋于相等。
 2 种流向在不同开度下的流量系数
 开度 / %102030405060708090100
 流开型 / m21.734.576.989.3611.2012.2413.1413.9714.6915.30
 流闭型 / m21.734.687.5610.0812.2413.5015.0515.8416.8117.64
 进步百分比 / %—2.408.307.709.3010.3014.5013.4014.4015.30
 3 结论
 (1)经过对阀门流量系数的理论计算和数值模仿，证明用计算流膂力学软件所得到的模仿结果与理论计算根本分歧。这将有助于阀门的优化设计，缩短设计周期，俭省大量本钱。
 (2)角式调节阀通常选用的流开型流向会在阀腔内产生漩涡，形成能量损耗。而流闭型流向可防止漩涡产生，减少能耗。
 (3)角式调节阀选择流闭型可相对进步流量系数，特别在阀门大开度时，流量系数进步显著。工程实践中，若阀门经常处于较大开度工作时，选择流闭型的装置流向，能更好地进步流量系数。