【摘要】：調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中的介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)。改變調(diào)節(jié)閥的開度,可以實現(xiàn)介質(zhì)流量、壓力、溫度和液位的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)閥的用途十分廣泛。 在生產(chǎn)現(xiàn)場,調(diào)節(jié)閥直接控制工作介質(zhì),尤其是高溫、高壓、低溫、強(qiáng)腐蝕、易燃、易爆、易滲透、劇毒及高粘度、易結(jié)晶等介質(zhì)情況下,若選擇或使用不當(dāng),往往會給生產(chǎn)過程自動化帶來困難,導(dǎo)致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降,甚至?xí)斐蓢?yán)重的生產(chǎn)事故。而汽蝕正是閥門使用過程中對閥門損害最大的流體力學(xué)問題。 本文對大連川琦儀表有限公司提供的型號為DN65氣動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了相關(guān)調(diào)研并開展了理論研究和分析模擬。 本文首先根據(jù)所提供的閥門零件圖,結(jié)合建模軟件Pro-E,模擬出閥門內(nèi)部流體流動的流道模型,并根據(jù)實際工作的情況進(jìn)行模型簡化；應(yīng)用Fluent分析軟件對閥內(nèi)流動現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值計算,初步得到了閥門內(nèi)部流體流動的規(guī)律；在不同的閥門開度下,對汽蝕現(xiàn)象進(jìn)行了計算機(jī)仿真模擬；預(yù)測了閥門內(nèi)部易發(fā)生汽蝕的具體部位,并運用二分法找到了臨界汽蝕速度。最后,在現(xiàn)有的改進(jìn)和避免調(diào)節(jié)閥汽蝕問題的基礎(chǔ)上,對該型號的氣動調(diào)節(jié)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)給出了具體的改進(jìn)對策。 通過以上研究,可以得出結(jié)論：在正常使用情況下,嚴(yán)格控制各項物性參數(shù),閥門一般不會發(fā)生汽蝕情況。但是,由于閥門內(nèi)部工況不易精確控制,若速度或壓力稍有變化,便會發(fā)生汽蝕。易于發(fā)生氣穴的位置出現(xiàn)在小孔處,氣泡的破裂過程又恰好發(fā)生在閥塞下部,對閥塞材料有著很大的沖擊。本文還通過模擬,找到了開放一排孔和兩排半孔的情況下,發(fā)生汽蝕的臨界條件,分別得到在開放一排孔時,臨界汽蝕速度為3.75m/s,在開放兩排半空時,臨界汽蝕速度為9m/s。根據(jù)汽蝕情況的分析,提出了在小孔前后設(shè)置倒角的改進(jìn)結(jié)構(gòu),對其進(jìn)行了流動模擬后,結(jié)果說明了該改進(jìn)結(jié)構(gòu)能在一定程度上減少或避免汽蝕對閥門的影響,為高壓差調(diào)節(jié)閥在日后的結(jié)構(gòu)改進(jìn)中提供了理論依據(jù),可以減少一些不必要的修復(fù)作業(yè),進(jìn)而減少了維修費用,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
【圖文】：

圖1一1調(diào)節(jié)閥前后壓力和速度變化曲線匯‘3]essureandveloeityehangedatin一etandoutletinrestllatorv生在接近氣泡破裂的地方，氣泡破裂產(chǎn)生的沖形成這種沖擊波，當(dāng)沖擊波發(fā)生于固體材料邊斷并高度擠壓的撞擊力就會產(chǎn)生，任何一個確定重復(fù)沖擊，都會趨向于疲勞直至疲勞極限，這時，始脫落。有研究者發(fā)現(xiàn)，在氣泡破裂時壓力高2)。在反復(fù)沖擊的過程中，流體的局部溫度高達(dá)，這些“過熱點”所引起的熱應(yīng)力也是產(chǎn)生汽蝕如果在離開固體表面足夠遠(yuǎn)的距離處破裂，此時因為流動的流體吸收了破裂產(chǎn)生的能量I‘4]。被汽蝕后，就如同細(xì)砂噴在固體表面一樣，將固煤渣孔般的外表面【’5】。汽蝕損壞與其它類型的大。在閥前閥后的高壓差惡劣條件下，即使是極硬的

實驗結(jié)果表明，閥內(nèi)沒有發(fā)生汽蝕。國內(nèi)學(xué)者在改進(jìn)結(jié)構(gòu)方面也做了大量研究，萬勝軍[23〕總結(jié)了一些防汽蝕效果顯著的閥門結(jié)構(gòu)，如圖1一5所示。并且，他提出除了采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計以合理分配壓差外，還應(yīng)適當(dāng)改善或加強(qiáng)內(nèi)件材料，這樣能更好地減小汽蝕對閥「1的損害。瞇瞇瞇二 _iii曰曰曰曰， !!! !!!!!!!!!!!燕燕 燕蒸蒸 蒸圖1一5從左至右的結(jié)構(gòu)設(shè)計依次為:梯形孔套筒;多級節(jié)流調(diào)節(jié)閥;消除間隙流動結(jié)構(gòu)[23]Fig.l一 5Fromlefttoright:traPezoidalholessleeve:multilevelregulatorvalve:gaPeliminatorstrueture匯23]在材料選擇方面，王濤、黃萌娟130」分析了汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，提出對肯定受到汽蝕破壞的閥芯和閥門內(nèi)表面進(jìn)行表面硬化處理的方法，，提高閥芯和閥內(nèi)表面的抗沖刷能力。在系統(tǒng)設(shè)計、多級減壓方面，宋俊紅[3’]提出可以改用抗汽蝕型套筒單座調(diào)節(jié)閥;串聯(lián)兩臺調(diào)節(jié)閥
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH134;TP391.7

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本文編號：2711708