【摘要】： 蠟式溫控閥是一種屬于自力式的溫度和流量的調(diào)節(jié)裝置,可自動控制系統(tǒng)的溫度,其依靠感溫包內(nèi)感溫介質(zhì)隨溫度變化所產(chǎn)生的膨脹力來驅(qū)動閥門啟閉或開度,從而調(diào)節(jié)進入閥門的冷、熱流體流量,控制流體出口溫度。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、動作可靠、節(jié)能性高、無需外加動力、自動化程度高等諸多優(yōu)點,因此廣泛應(yīng)用于各類熱力設(shè)備,如冶金、化工及各種民用裝置等。 本文針對當(dāng)前結(jié)構(gòu)最典型、應(yīng)用最廣泛的三通型蠟式溫控閥,從其內(nèi)部流場情況和關(guān)鍵元件改進的兩個途徑來對之進行研究和優(yōu)化設(shè)計,從而實現(xiàn)提高蠟式溫控閥工作性能的研究目的,這對于同類產(chǎn)品的改進設(shè)計具有借鑒意義。 隨著電子計算機和計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)軟件技術(shù)的不斷發(fā)展與完善,目前根據(jù)計算流體力學(xué)理論進行數(shù)值模擬已成為化工過程裝備內(nèi)部流動及其性能研究的主要方法與手段之一。首先,本文根據(jù)蠟式溫控閥內(nèi)部的實際結(jié)構(gòu)的特征和參數(shù),采用三維設(shè)計軟件建立其內(nèi)部流場的三維物理模型；之后,應(yīng)用FLUENT軟件對不同工作情況下的數(shù)值模型進行三維數(shù)值模擬,從而得到其內(nèi)部流場參數(shù)的可視化圖形結(jié)果,其中將冷、熱液入口流量相同工作情況下的求解結(jié)果作為重點研究對象進行分析；然后,根據(jù)求解結(jié)果深入探討了其內(nèi)部流場規(guī)律、存在的問題以及產(chǎn)生原因,這些問題直接影響到感溫包的感溫精度和響應(yīng)時間,從而影響蠟式溫控閥的工作性能；再然后,針對發(fā)現(xiàn)的問題,創(chuàng)新性的通過改進閥蓋形狀和調(diào)節(jié)筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化了閥內(nèi)流場,最后將優(yōu)化后的閥內(nèi)流場進行驗證性模擬,進而證實了本文所提出的優(yōu)化設(shè)計的合理性。 最后,本文結(jié)合有關(guān)新技術(shù)和新產(chǎn)品,針對蠟式溫控閥的關(guān)鍵控溫元件(即控溫彈簧組),通過公式推導(dǎo)和設(shè)計示例詳述了對其進行改進設(shè)計的方法；另外,對于關(guān)鍵感溫元件(即感溫包)提出了兩方面可行性的建議。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH134
【圖文】：

圖1.3蠟式溫控閥產(chǎn)品由于蠟式溫控閥具有低價格、零能源接入、無泄露、結(jié)構(gòu)簡單和工作穩(wěn)定可靠等一系列優(yōu)點，因此其使用量很大，應(yīng)用面很廣，主要可以應(yīng)用于各類熱力設(shè)備的不同性質(zhì)的工質(zhì)溫度、流量的控制，如冶金、化工及各種民用裝置等[5，6]。自工業(yè)文明誕生，人類便開始了對于自然能源的貪婪消耗，同時無限制的排放污染性廢物。隨著全球自然環(huán)境的極具惡化，當(dāng)今世界各國，特別是我國這樣的高能源消耗和高污染排放的發(fā)展中國家，對“節(jié)能低碳”的呼喚與日俱增，因此對蠟式溫控閥這種節(jié)能高效的控溫裝置進行研究和設(shè)計是必不可少的，另外，開發(fā)生產(chǎn)新型蠟式溫控閥是閥門制造業(yè)提高經(jīng)濟效益的又一個增長點。所以說在國內(nèi)對于蠟式溫控閥的研究是很有必要的，而且是很有戰(zhàn)略意義的。1.2國內(nèi)外蠟式溫控閥的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢自上世紀(jì)70年代，蠟式溫控閥從國外引入，我國科研人員就展開了對其工作

2.1蠟式溫控閥的典型結(jié)構(gòu)2.1.1蠟式溫控閥的機械結(jié)構(gòu)蠟式溫控閥的機械結(jié)構(gòu)如圖2.2所示，其結(jié)構(gòu)是由閥體和閥芯構(gòu)成。由圖可知，閥體部分是由上部的閥蓋和布有入口流道的閥體組成，整個閥體的作用是固定閥芯和限定閥內(nèi)工質(zhì)的流通路徑。閥芯部分是起到感溫和控溫作用的關(guān)鍵元件，其細節(jié)部分有:在感溫包內(nèi)部填充的溫敏相變材料是石蠟和納米金屬粉的混合物，在底部采用橡膠隔膜密封;為了起到放大溫敏相變材料受熱膨脹后推動閥桿產(chǎn)生縱向移動的行程，在套筒與隔膜相連端的內(nèi)徑加工了一個錐形的變徑結(jié)構(gòu)

由冷液入口進入并逐漸使混合液溫度降低時，溫敏相變材料體積收縮，控溫彈簧使調(diào)節(jié)套筒向上運動。由于溫度變化使閥桿和調(diào)節(jié)套筒不斷運動，調(diào)節(jié)冷、熱流體的流量，直到達到預(yù)定溫度。圖2.5為蠟式溫控閥的工作過程模擬，(a)為閥

【參考文獻】

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本文編號：2774691