DN1200公稱(chēng)通徑的電動(dòng)蝶閥為例,基本的分析條件如下:
公稱(chēng)通徑: DN1200
公稱(chēng)壓力: PN1.6MPa
介 質(zhì): 水
溫 度:10~38℃
介質(zhì)流速:2.5m/s (管道內平均介質(zhì)流速)
開(kāi)閥時(shí)間:45s
關(guān)閥時(shí)間:45s
一般蝶閥需要通過(guò)分析得到的數據如下:
1) 不同開(kāi)度下的管道及蝶板上壓力分布
2) 不同開(kāi)度下的管道及蝶板上速度分布
3) 不同開(kāi)度下的流量特性曲線(xiàn)(閥門(mén)開(kāi)度—流量系數)
4) 不同開(kāi)度下的水頭損失曲線(xiàn)(閥門(mén)開(kāi)度—水頭損失)及流阻系數
5) 不同介質(zhì)(水和空氣)的額定流量系數及不同壓差下的流量系數
6) ……
對于電動(dòng)閥門(mén)來(lái)說(shuō),閥門(mén)從關(guān)閉狀態(tài)到打開(kāi)狀態(tài),開(kāi)度是不斷就加大的,所以在了解不同開(kāi)度的情況時(shí),需要分析不同的開(kāi)度狀態(tài),為了比較清楚的了解不同開(kāi)度的情況,把蝶閥的開(kāi)度設為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°……,每5度為一個(gè)工況,直到閥門(mén)完全打開(kāi),可以共分析十幾種工況,現以其中的一種工況(即開(kāi)度為45°時(shí),壓差流量等情況)為例,來(lái)了解下分析的過(guò)程。
蝶閥的三維模型要準備好,各個(gè)開(kāi)度都做一個(gè)配置,在這里主要做45°示例。需要在蝶閥的兩段增加一定長(cháng)度的管道,以便流體到閥門(mén)的時(shí)候是和真實(shí)情況比較接近的。
1、在SolidWorks中的插件中選擇 Flow Simulation;
2、根據向導新建一個(gè)流體項目,設置流體基本參數,單位設為“SI”國際單位制;流體介質(zhì)設為水;由于閥體類(lèi)分析皆屬于內流,故設為內流;本例不考慮熱傳導;閥體內部和蝶板所有過(guò)流面設固定墻邊界條件。其他保持默認設置,設置完畢提交后軟件后即找流體計算區域如圖,如下圖軟件自動(dòng)找到流體域。
3、設置邊界條件和目標,設置入口的速度和出口的環(huán)境壓力,如下圖所示:
4、設置目標,主要有出口的速度平均值,進(jìn)口的壓力平均值,碟板的扭矩,流體的密度平均值等。如下圖所示:
5、網(wǎng)格大小默認,運行流體分析,得到分析結果,當開(kāi)度為45°時(shí),管道及碟板上的壓力分布云圖及流線(xiàn)圖如下:通過(guò)云圖得到進(jìn)口平均壓力和出口平均壓力,將其帶入流量系數計算公式,然后就可以計算流量系數。
注:閥門(mén)的流量系數是衡量閥門(mén)通透能力的重要指標,流量系數的大小取決于閥門(mén)的結構和尺寸及決定液流直線(xiàn)性的體腔結構與形狀、等截面性等。閥門(mén)的流量系數越大說(shuō)明流體流過(guò)閥門(mén)壓力損失越小。在一定程度上可以認為,閥門(mén)體腔內的每個(gè)零件可以看作為一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(流體的轉彎、擴大、收縮、再轉彎等),因此閥門(mén)的壓力損失,大致等于閥門(mén)的各個(gè)零件的壓力損失的總和。API6D-2008idt ISO14313:2007《石油天然氣工業(yè)—管線(xiàn)輸送系統—管線(xiàn)閥門(mén)》標準說(shuō)明,流量系數Kv的定義是:水在5(40°F)--40°C(104°F)之間流經(jīng)閥門(mén)時(shí)產(chǎn)生1bar壓力損失的體積流量,用每小時(shí)立方米表示:
注:如果不做流體分析只做靜態(tài)結構分析,那么碟板上的壓力就需要經(jīng)驗或者去測量,而且很多時(shí)候不是很精準,先做流體分析就可以相對準確些。
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