分流式熱量表結(jié)構(gòu)原理的模擬研究.pdf

1、隨著我國集中供熱的推行和不斷完善，供熱收費的分戶計量方式也將越來越被普及應用，基本上每個供熱用戶都需要安裝有自己的熱量表。這也使得國內(nèi)對熱量表的需求潛力很大，尤其是測量精度高、成本低廉的熱量表更具有廣闊的市場。總體來說，我國現(xiàn)在所研發(fā)制造的熱量表質(zhì)量要落后于國外生產(chǎn)的熱量表，熱量表的使用性能尚待改進和提高，主要是提高熱量表的測量精度和其普遍的適用性、可靠性。同時由于國內(nèi)供熱系統(tǒng)的水質(zhì)較差，也會造成對測量儀表的損傷。本文針對一種新型的分流

2、式熱量表結(jié)構(gòu)模型，運用相關(guān)的理論知識，通過數(shù)學建模，利用 ANSYS、fluent的仿真分析軟件，分析了這種分流式熱量表的分流結(jié)構(gòu)基表內(nèi)的流體流動特性，并對溫差感應元件進行了相關(guān)的結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化，具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　（1）針對這種分流式熱量表的分流式基表內(nèi)部流場，采用了RNG k-ε的流體湍流模型，通過建立偏心流道不同偏心角模型和偏心流道不同開度大小的數(shù)學模型。經(jīng)過數(shù)值模擬結(jié)果的分析比較，可以看出，對于多組不同的偏心流道偏

3、心角模型，得到的偏心流道開度與葉輪轉(zhuǎn)速的對應變化曲線均為近似的線性曲線，符合該熱量表分流結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作原理，驗證了該分流式熱量表分流結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的可行性。同時，對偏心流道的設(shè)計結(jié)構(gòu)進行了模擬分析優(yōu)化，最后將偏心流道偏心角設(shè)計優(yōu)化為39°。
　?。?）通過對基表內(nèi)部流場的仿真模擬結(jié)果分析還得出，當偏心流道的開度很小時，流場的轉(zhuǎn)速幾乎為零，此時與偏心流道結(jié)構(gòu)的偏心角大小無關(guān)，故而得出偏心流道的開度調(diào)節(jié)范圍存在有失效區(qū)域。通過進一步分析

4、，確定該分流式熱量表的偏心流道調(diào)節(jié)開度變化的有效量程（以偏心流道開口圓弧所對圓心角大小表示）為：4°-18°。
　　（3）研究了分流式熱量表的熱變形結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。通過理論分析，針對可能影響溫差感應元件熱變形性能的四個因素（包括金屬螺旋橫截面形狀的熱變形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、金屬螺旋受熱面積、金屬螺旋螺紋升角和供熱熱水溫度），對溫差感應元件（金屬螺旋熱變形結(jié)構(gòu)）進行一系列的熱-結(jié)構(gòu)耦合模擬和仿真實驗，并得到了有效的結(jié)果。通過對不同金屬材料的熱

5、膨脹變形性能研究，推薦選取金屬鉑作為熱變形材料。金屬螺旋桿件的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計為：外螺紋橫截面為正三角形，上部螺旋桿螺紋升角為5°，下部螺旋桿螺紋升角為2°。
　?。?）通過進一步分析比較熱變形模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，得出：當熱量表流道入口、回水口溫差每增大10℃，熱變形螺旋桿件受力扭曲轉(zhuǎn)動約1°角。通過齒輪變速機構(gòu)進行變速調(diào)節(jié)，帶動旋轉(zhuǎn)套筒轉(zhuǎn)動，進而調(diào)節(jié)偏心流道開度大小，改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速，對由于進、回水溫差所引起的熱量值偏差進行修正。