先導(dǎo)式安全閥流道構(gòu)造對排放性能的影響

1、先導(dǎo)式安全閥流道構(gòu)造對排放性能的影響 分析了先導(dǎo)式安全閥流道構(gòu)造幾何參數(shù)對其排放性能的影響，并采用CFD 商業(yè)軟件FLUENT 對先導(dǎo)閥主閥流場開展數(shù)值模擬，得出了先導(dǎo)式安全閥排放性能與流道構(gòu)造的關(guān)系及其不同流道構(gòu)造下流場的分布和排量系數(shù)的仿真曲線，為先導(dǎo)式安全閥排放性能的研究提供一定的理論依據(jù)。 先導(dǎo)式安全閥是一種非直接作用式安全閥，由一個(gè)主閥和導(dǎo)閥組成，依靠導(dǎo)閥排出介質(zhì)驅(qū)動(dòng)或控制主閥開啟。因特別適用于高背壓、大流量、高壓力和安裝位置緊湊的場合，近年來，在石油、化工、電站、冶金和核電等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，而排放性能是衡量安全閥性能的重要指標(biāo)之一，因此開展先導(dǎo)式安全閥排放性能方面的研究具有重要

2、意義。 先導(dǎo)式安全閥流道構(gòu)造由帶有楔形窗口的導(dǎo)套與閥座、閥瓣和閥體組成( 圖1) ，閥座與閥瓣間的開啟高度、導(dǎo)套楔形窗口的幾何尺寸均為影響排放性能的相關(guān)因素。排量系數(shù)是影響閥門排放性能的重要參數(shù)，但是由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，對一些通徑和排量較大的閥門，目前無法測出排量，因而也計(jì)算不出排量系數(shù)，無法預(yù)測閥門的流動(dòng)特性和排放性能，給閥門的構(gòu)造改良和性能提高帶來了很大的不便。本文用Fluent 模擬計(jì)算流道不同流道構(gòu)造下先導(dǎo)閥主閥的流場，得出排量系數(shù)的仿真曲線，預(yù)測先導(dǎo)式安全閥排放性能與閥座和閥瓣間的開啟高度、導(dǎo)套楔形窗口的幾何尺寸的關(guān)系，為先導(dǎo)式安全閥排放量的研究提供理論指導(dǎo)。 圖1 先導(dǎo)閥主閥構(gòu)造及

3、局部放大圖 數(shù)學(xué)模型 氣體在安全閥中的流動(dòng)是可壓縮的三維流動(dòng)，對湍流的模擬采用了標(biāo)準(zhǔn)的k - 模型和相應(yīng)的控制方程1。 實(shí)體建模與邊界條件 按照先導(dǎo)式安全閥構(gòu)造選取由閥體、閥座、導(dǎo)套和閥瓣所圍成的三維流道空間作為計(jì)算域，采用SOLIDWORKS 開展實(shí)體造型。由于流場呈對稱分布，在邊界條件中設(shè)置了對稱面，以減少計(jì)算時(shí)間。進(jìn)口及出口截面分別設(shè)置成壓力進(jìn)口和壓力出口，出口壓力設(shè)為大氣壓。壁面處理采用了壁面函數(shù)法。 采用Solidworks 和Fluent 軟件相結(jié)合模擬計(jì)算，得出在不同開啟高度下，排量系數(shù)在h /d00. 25 最大，因此排放性能在h /d00. 25 最正確。還計(jì)算出先導(dǎo)式安全閥特有的導(dǎo)套楔形窗口構(gòu)造對流動(dòng)特性有影響，但是對排放性能幾乎沒有