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

1、本文是在重慶市技術(shù)創(chuàng)新項目“高壓降調(diào)節(jié)閥優(yōu)化研究”(編號:2012-01-026)的支持下完成的?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化的快速發(fā)展對調(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，某些使用場合壓差高達40MPa以上。迷宮式調(diào)節(jié)閥作為降壓能力最強的多級降壓式調(diào)節(jié)閥，廣泛的應用于石油、化工及電力等行業(yè)中的高壓差與潔凈流體介質(zhì)場合。但在該領(lǐng)域國內(nèi)研發(fā)大多以仿制為主，多次的樣機加工和試驗使研發(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驗證的初步階段，尤其是對高壓差條件下調(diào)節(jié)閥內(nèi)部的可壓縮流動幾乎沒有深入的研究，無法提供有效的參考。所以在這一領(lǐng)域我國正處于需求量不斷上升，而研制水平相對滯后，長期依賴進口的不利局面。本文以我校與國內(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)閥公司合作項目為研究對象，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轉(zhuǎn)折流道實現(xiàn)逐級降壓、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、限制標準，分析了盤片降壓級數(shù)與節(jié)流件流體出口能量之間的關(guān)系。根據(jù)可壓縮流體力學基本理論，對不可壓縮條件下的迷宮盤片降壓級數(shù)計算公式進行了推導，并通過修正得出了考慮流速變化因素的改進公式與可壓縮條件下的計算公式。
　　 (2)借助商用軟件CFX對迷宮盤片內(nèi)部的可壓縮流動進行三維湍流數(shù)值模擬，得出了盤片內(nèi)部流場的壓力、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)的流動狀況。通過不同壓差工況下的仿真實驗，研究了迷宮盤片內(nèi)部流

4、動在不同工況下的變化規(guī)律。通過對不同降壓級數(shù)盤片模型進行仿真實驗，分析了降壓級數(shù)的改變對盤片內(nèi)部流動的影響規(guī)律。通過對不同流道數(shù)目與截面參數(shù)的迷宮盤片模型進行仿真實驗，研究了流道數(shù)目與截面參數(shù)的改變對盤片內(nèi)部流動的影響。
　　 (3)推導了調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)及可壓縮條件下的流量計算公式。對迷宮式調(diào)節(jié)閥的流通能力分別進行了數(shù)值模擬仿真實驗與試驗測試研究。根據(jù)絕熱節(jié)流溫度效應理論，對迷宮式調(diào)節(jié)閥多級節(jié)流降壓過程中的溫度變化效應進行了理論