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    【續】調節閥流量特性分析及網孔型套筒閥優化計算

    類別:調節閥 | 發布日期:2020年02月25日

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    結果分析

    由圖4(a)曲線可以發現,扇形閥的相對開度在0、0 • 7范圍內時,流量曲線略微下凹,表明這一行程范圍內流量變化速度先慢后快;而相對開度在0 • 7、1區間內時,幾乎與直線型重合,說明大開度下扇形模型具有直線型流量特性,流量線性變化。結果表明,扇形模型的流量特性曲線介于直線型和對數型之間,且十分接近直線型曲線。

    由圖4(b)曲線可以發現,隨著開度的增加,曲線斜率逐漸增大。大致可分為3個區域:相對開度在0、0.4的區域附近時,曲線斜率小于1,流量變化速度緩慢;相對開度在0. 4、0 .5 的區域附近時,曲線斜率接近1,流量均勻變化;相對開度在0.5 、1時,曲線斜率大于1且迅速增大,流量變化速度加快。結果表明,環形模型的理想流量特性曲線接近對數型。

    將兩種簡化模型的流量特性曲線進行對比,容易發現兩種不同結構的模型對應不同的流量特性:扇形模型的流通面積與行程之間是線性關系,其理想流量特性曲線接近直線型;而環形模型的流通面積與行程之間是平方關系,其理想流量特性曲線接近對數型。結果驗證了調節閥的流通面積分布是其流量特性的重要影響因素,而且其影響呈現出一定的規律性。

    網孔式套筒調節閥流量特性分析

    流通面積分布影響調節閥流量特性。根據這一思想,本文對一種網孔型套筒閥進行了優化,仿真i十算了優化前后兩種閥的流量特性,對比分析了兩者的調節特性。

    本文選擇的網孔型套筒閥結構如圖5所示,通過調節伸縮筒的位置來控制流通面積,從而實現流量調節,伸縮筒從右向左運動,依次實現1、7列網孔過流。優化前的網孔,沿環向均勻分布直徑為30 mm的圓形孔,每列90個,如圖6(a)O而優化方案則通過改變網孔的分布來改變其流量特性,網孔數量從 1、7列依次遞增,分別為30、40、50、60、70、80、90個,如圖6(b)。

    數值計算

    管路直徑為1 200 mm,管路長度取閥前6 000 mm,閥后12 000 mm;由于模型結構相對復雜,故采用四面體網格與六面體網格相結合的方法進行網格劃分,對于網孔附近的區域,因其網孔小、前后壓差變化大,故而采取加密處理,總網格數量在 35、50萬之間,因加密區域范圍不同而異,網格劃分結果如圖7。分別計算并擬合出兩種閥的流量特性曲線,結果如圖8。

    結果分析

    優化前網孔型套筒閥的網孔均勻排列,流通面積隨行程線性分布,這一特點與第二節中的扇形模型一致。計算結果表明該型調節閥的流量特性曲線為直線型(如圖8中曲線l),與扇形模型的近似。此閥具有直線型的調節特點,能滿足流量線性變化的系統需求。

    優化后的調節閥的網孔數量隨開度的增加逐漸遞增,其流通面積與行程的關系為非線性,且介于線性關系和平方關系之間。計算結果表明其流量特性曲線為拋物線型(如圖8中曲線 2),介于直線型和對數型之間,對比第二節中兩種簡化模型,可以發現流量特性與流通面積分布的關系是相對應的。計算結果同時表明,此閥具有拋物線型流量特性的調節特點,較之優化前,此閥在小開度時流量變化緩慢,大開度時調節靈敏度較高,能滿足流量調節要求為拋物線型的系統需求。通過優化,該型網孔型套筒閥實現了更多的流量調節特性。

    結語

    • 不同流通面積一行程分布關系的調節閥,其流量特性具有各自的特點:扇形模型的流通面積與行程是線性關系,其理想流量特性曲線趨近于直線型;環形模型的流通面積與行程是平方關系,其理想流量特性曲線趨近于對數型(等百分比型)??梢灶A測,其他流通面積分布的調節閥也有與其相對應的流量.
    • 優化前的網孔型套筒閥,網孔均勻分布,流通面積與行程是線性關系,結果表明其流量調節特性為直線型。優化后的調節閥,網孔數量逐漸遞增,流通面積與行程是非線性關系,且介于線性關系與平方關系之間,結果表明其流量特性曲線為拋物線形,介于直線型與對數型之間。與扇形和環形兩種簡化模型對比發現,優化前后兩種網孔型套筒閥的流量特性與面積分布的關系符合結論(1)所述的規律,證明了根據結論(1)對調節閥的流量特性進行優化的合理性。
    • 通過改變伸縮筒上的網孔分布,優化了網孔型套筒閥的流量特性??梢灶A測,通過設計其他不同的網孔分布或網孔形狀,可以實現其他多種形式的流量特性,從而滿足不同的調節要求。
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    調節閥 分類

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