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(nèi)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(shù)據(jù)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(閥門(mén)開(kāi)度—流量系數(shù))
4) 不同開(kāi)度下的水頭損失曲線(閥門(mén)開(kāi)度—水頭損失)及流阻系數(shù)
5) 不同介質(zhì)(水和空氣)的額定流量系數(shù)及不同壓差下的流量系數(shù)
6) ……
對(duì)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(shè)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(xiàn)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(zhǔn)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(zhǎng)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(jù)向?qū)陆ㄒ粋€(gè)流體項(xiàng)目,設(shè)置流體基本參數(shù),單位設(shè)為“SI”國(guó)際單位制;流體介質(zhì)設(shè)為水;由于閥體類(lèi)分析皆屬于內(nèi)流,故設(shè)為內(nèi)流;本例不考慮熱傳導(dǎo);閥體內(nèi)部和蝶板所有過(guò)流面設(shè)固定墻邊界條件。其他保持默認(rèn)設(shè)置,設(shè)置完畢提交后軟件后即找流體計(jì)算區(qū)域如圖,如下圖軟件自動(dòng)找到流體域。
3、設(shè)置邊界條件和目標(biāo),設(shè)置入口的速度和出口的環(huán)境壓力,如下圖所示:
4、設(shè)置目標(biāo),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(rèn),運(yùn)行流體分析,得到分析結(jié)果,當(dāng)開(kāi)度為45°時(shí),管道及碟板上的壓力分布云圖及流線圖如下: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(shù)計(jì)算公式,然后就可以計(jì)算流量系數(shù)。
注:閥門(mén)的流量系數(shù)是衡量閥門(mén)通透能力的重要指標(biāo),流量系數(shù)的大小取決于閥門(mén)的結(jié)構(gòu)和尺寸及決定液流直線性的體腔結(jié)構(gòu)與形狀、等截面性等。閥門(mén)的流量系數(shù)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(rèn)為,閥門(mén)體腔內(nèi)的每個(gè)零件可以看作為一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)(流體的轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大、收縮、再轉(zhuǎn)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)—管線輸送系統(tǒng)—管線閥門(mén)》標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明,流量系數(shù)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(jié)構(gòu)分析,那么碟板上的壓力就需要經(jīng)驗(yàn)或者去測(cè)量,而且很多時(shí)候不是很精準(zhǔn),先做流體分析就可以相對(duì)準(zhǔn)確些。
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