發(fā)布時間：2017-09-25 21:32

  本文關鍵詞：安全閥升力與反沖效應機理的模擬與試驗研究

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【摘要】：全啟式彈簧安全閥是一種自動閥門,它不借助任何外力而利用介質本身在泄放過程產(chǎn)生的升力來排出額定數(shù)量的流體,以防止瞬時操作壓力超過設定數(shù)值。升力定義為安全閥開啟過程中開啟部件產(chǎn)生的開啟力,分別由閥芯升力和反沖盤升力構成,其中閥芯升力是閥芯承壓面受到的的流體力,而反沖盤升力則是由于反沖盤面受到的流體作用力,簡稱為反沖力,閥芯升力和反沖盤升力都是升力的關鍵組成部分,是安全閥實現(xiàn)所保護的生產(chǎn)裝置本質安全的關鍵保障,研究升力效應和反沖效應及其在開啟過程中的產(chǎn)生和變化,實質就是對裝置本質安全技術進行的研究。本文通過數(shù)值模擬對安全閥開啟過程進行研究,并通過試驗檢測對開啟過程動態(tài)參數(shù)進行評估,主要研究內容有:1)對安全閥的數(shù)值模擬計算做進一步完善,包括壁面邊界條件的設置、限位函數(shù)、模型尺寸的完善、網(wǎng)格劃分等,并通過試驗證明了模擬結果的正確性,利用數(shù)值模擬技術及空氣動力學知識更加深入地定量研究了安全閥內部流動機理的成因、變化;2)利用閥芯傳感器專利技術進行在線試驗檢測,獲得上下閥瓣壓力、升力等數(shù)據(jù),進而實現(xiàn)反沖力較為準確的定量計算,達到試驗評估反沖力大小的目的。并利用路徑分析法和區(qū)域分解法對安全閥超壓泄放過程穩(wěn)態(tài)流場參數(shù)進行了研究,研究了速度、壓力參數(shù)在開啟件內外流場選定路徑上的分布,以及開啟部件的力平衡情況;3)通過對比有無反沖盤的結果數(shù)據(jù),研究了反沖盤的存在對于安全閥性能的影響,對反沖盤的結構形狀進行了優(yōu)化設計,以便獲得較好的開啟性能,并研究了反沖盤直徑變化對于升力、反沖力的影響;4)研究了密封面寬度對于安全閥性能的影響,尋找了尺寸變化與升力、反沖力之間的關系;5)通過安全閥的在線瞬態(tài)開啟試驗,獲得了位移、升力、上下閥芯壓力數(shù)據(jù),研究了傳感器的性質,以及穩(wěn)態(tài)開啟高度與升力之間的關系,提出了間接測量開高和升力的方法,從而實現(xiàn)了利用穩(wěn)態(tài)開高來評估升力大小。
【關鍵詞】：安全閥 升力 反沖力 內部流場 試驗檢測
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-14
• 1.2 安全閥簡介14-16
• 1.2.1 結構介紹14
• 1.2.2 壓力參數(shù)介紹14-16
• 1.2.3 工作原理16
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀16-25
• 1.3.1 安全閥性能研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.2 試驗研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.3 安全閥數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.4 現(xiàn)有研究存在的不足24-25
• 1.4 本文的工作25-26
• 1.4.1 研究的意義和思路25
• 1.4.2 研究方法及技術路線25-26
• 本章小結26-27
• 第二章 安全閥瞬態(tài)開啟數(shù)值模擬技術27-39
• 2.1 ANSYS-CFX的簡介與使用27
• 2.2 Pro/e建模27-28
• 2.3 ICEM CFD網(wǎng)格劃分28-31
• 2.3.1 定義模型各面名稱28-29
• 2.3.2 結構網(wǎng)格3種畫法29-30
• 2.3.3 網(wǎng)格質量檢查30-31
• 2.3.4 三種方法的比較與選用31
• 2.4 瞬態(tài)前處理設置31-38
• 2.4.1 各模型選擇32
• 2.4.2 邊界條件設置32-35
• 2.4.3 CEL語言編譯35-37
• 2.4.4 求解器設置37-38
• 2.5 求解38
• 本章小結38-39
• 第三章 安全閥反沖力檢測與開啟件受力分析39-54
• 3.1 反沖力試驗測試新技術39-41
• 3.2 路徑分析法受力分析41-47
• 3.2.1 靜壓分析42-43
• 3.2.2 總壓分析43-44
• 3.2.3 動壓分析44-45
• 3.2.4 速度分析45-47
• 3.3 開啟件受力平衡分析47-53
• 3.3.1 開啟件Y方向受力分析47-51
• 3.3.2 開啟件X方向受力分析51-53
• 本章小結53-54
• 第四章 反沖盤對升力與反沖力的影響研究54-63
• 4.1 反沖盤輔助開啟性能研究54-55
• 4.2 反沖盤優(yōu)化設計55-58
• 4.2.1 流場參數(shù)云圖分析56-57
• 4.2.2 區(qū)域分解受力分析57-58
• 4.3 反沖盤直徑對其性能影響分析58-62
• 4.3.1 流場參數(shù)云圖分析58-60
• 4.3.2 區(qū)域分解受力分析60-62
• 本章小結62-63
• 第五章 密封面對升力與反沖力的影響研究63-73
• 5.1 反沖力分析63-64
• 5.2 升力分析64-65
• 5.3 密封面寬度對安全閥性能影響原因分析65-71
• 5.3.1 全壓云圖分析65-67
• 5.3.2 反沖盤前區(qū)全壓定量分析67-68
• 5.3.3 間隙區(qū)和反沖盤背壓區(qū)定量分析68-69
• 5.3.4 閥芯前區(qū)定量分析69-71
• 5.4 分析驗證71-72
• 本章小結72-73
• 第六章 安全閥內部流場形成規(guī)律分析73-89
• 6.1 噴管理論73-77
• 6.1.1 安全閥整體流道模型73-74
• 6.1.2 安全閥局部流道分析74-75
• 6.1.3 收縮型噴管75-76
• 6.1.4 縮放型噴管76-77
• 6.2 管道截面積變化對內部流體的影響77-78
• 6.3 整體流道流場分析78-80
• 6.3.1 云圖分析78
• 6.3.2 流線圖分析78-80
• 6.4 局部流道流場分析80-88
• 6.4.1 入口段流場分析80-84
• 6.4.2 簾面流場分析84-88
• 本章小結88-89
• 第七章 安全閥全啟排放升力與反沖力試驗研究89-101
• 7.1 試驗目的89
• 7.2 試驗設備介紹89-92
• 7.2.1 實驗室簡易校驗裝置90
• 7.2.2 閥芯及升力傳感器介紹90-91
• 7.2.3 壓力變送器介紹91
• 7.2.4 試驗平臺布置91-92
• 7.3 試驗內容與步驟92-93
• 7.4 安全閥性能評估與在線檢測試驗數(shù)據(jù)分析93-100
• 7.4.1 傳感器采集數(shù)據(jù)曲線分析93-96
• 7.4.2 試驗開高評估升力與反沖力檢測96-99
• 7.4.3 試驗數(shù)據(jù)對比與傳感器特性分析99-100
• 本章小結100-101
• 結論與展望101-104
• 結論101-102
• 展望102-104
• 參考文獻104-109
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果109-110
• 致謝110-111
• 附件111

【參考文獻】

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本文編號：919734