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技術知識
【應用領域(yù)】

蝶閥的流體及結構分析

2020-08-18 10:30

DN1200公稱通經的蝶閥為例,基本(běn)的分析條件如下:

公稱通徑(jìng): DN1200
公稱壓力: PN1.6MPa
介 質: 水
溫 度:10~38℃
介質流速:2.5m/s (管(guǎn)道內平均介質流速)
開(kāi)閥時(shí)間:45s
關閥時間:45s

一般蝶閥需要通過分析得到的數據如下:

  1. 不同開度下的(de)管道及蝶板上壓力分布
  2. 不同開度下的管(guǎn)道及蝶板上速度分布
  3. 不同(tóng)開度下的流量特性曲線(閥門(mén)開度—流量係數)
  4. 不同開度下的水頭損失曲線(閥門(mén)開度—水頭損失)及流(liú)阻係數
  5. 不同介(jiè)質(水和空氣)的(de)額定流量係數及不同壓差(chà)下的流量係數
  6. ……

對於閥門來說,閥(fá)門從關閉狀態到打開狀態,開度是不斷就加大的,所以在了解不同開度(dù)的情況(kuàng)時,需要分析不同的開度狀態,為(wéi)了比較清楚(chǔ)的了解不同開度的情況,把蝶閥的開度設為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°……,每5度為一個工況,直到閥門完全打開,可以共分(fèn)析十幾種工況(kuàng),現以其中的(de)一(yī)種工況(即(jí)開度為45°時,壓差流(liú)量等情況(kuàng))為例,來了解下分析的過程(chéng)。

蝶閥的三維模型要準備好,各個開度都做一個配置,在這裏主要做45°示例。需要(yào)在蝶閥(fá)的兩段增加一定長度(dù)的管(guǎn)道,以便流體(tǐ)到閥門的時候是(shì)和真實情況比(bǐ)較接近的。

  1. 在SolidWorks中的插件中選擇 Flow Simulation;
  2. 根據向導(dǎo)新(xīn)建一個流體項(xiàng)目,設置(zhì)流體(tǐ)基本參數,單位設為“SI”國際單位製;流體介質(zhì)設為水;由於閥體類分析皆(jiē)屬於內流,故設為內流(liú);本例不考慮熱傳導;閥體內部和蝶板所有過(guò)流麵設固定牆邊(biān)界條件。其他保持默認設置,設置完畢提交後軟件後即(jí)找流體計算區(qū)域(yù)如圖,如下圖(tú)軟件自動(dòng)找到(dào)流體域。

3、設置邊界條件和目標,設置(zhì)入口的速(sù)度和(hé)出口的環境壓力,如(rú)下圖所示:

4、設置目標,主要有出口的速度平均值,進口的壓力平均值(zhí),碟(dié)板的扭矩(jǔ),流體的密度平均值等。如下圖所示:

5、網格大小默認,運行流(liú)體分析,得到分析結果,當開度為45°時,管道及碟(dié)板上的壓力分布雲圖及流線圖如下:

當開度為45°時,管道及(jí)碟(dié)板上的速度分(fèn)布雲圖及流(liú)線圖如下:

通過雲圖得到進口平均壓力和出口平均壓力,將其帶入流量係數計算公式,然後就可以計算流量係數。
注:閥門的流量(liàng)係數是衡量閥門通透(tòu)能力的(de)重要指(zhǐ)標(biāo),流量(liàng)係數的大小取決於閥門的結構和尺寸及決定液(yè)流直線性的(de)體腔結構與形狀、等截麵性等。閥(fá)門的流量係數越大(dà)說明(míng)流體流過閥門壓力損失越小。在一定程度上可以認為,閥門體腔內的每個零(líng)件可以看作為(wéi)一個產生阻力的元件係統(tǒng)(流體的轉彎、擴大、收縮、再轉(zhuǎn)彎等(děng)),因此閥門的壓力損失,大致等於閥門的各個零件的壓力損失(shī)的(de)總(zǒng)和。API6D-2008idt ISO14313:2007《石油天然氣工業—管線輸送係統—管線閥門》標準說明,流量係數(shù)Kv的定義是:水在5(40°F)--40°C(104°F)之間流經閥門時產生(shēng)1bar壓力損失的體積流量(liàng),用每小時(shí)立方米表示(shì):

流體分析完成(chéng)之(zhī)後,可以把流體分析中閥門受到的水壓傳遞到結構分析中,進行相對精準的結構分析,如下圖所示:

注:如果不做流體(tǐ)分析隻做靜態結構分析,那麽碟板上的壓力就需要(yào)經(jīng)驗或者去測量,而且很多時候不是很精準,先做流體分析就可以相對(duì)準確些(xiē)。
通過(guò)流體分(fèn)析和(hé)結構分析的耦(ǒu)合,可(kě)以對蝶閥的產品更加(jiā)了解,以便設計更好的產品,如果您也(yě)做閥門設計,可以嚐(cháng)試這用下仿真(zhēn)分析哦!

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