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    上海缅甸99厅閥門管道工程有限公司
    閥門知識
    電動蝶閥流體結構分析

    DN1200公稱通徑的電動蝶閥爲例,基本的分析條件如下:

    公稱通徑:  DN1200   

    公稱壓力:  PN1.6MPa  

    介    質:  水   

    溫    度:10~38℃  

    介質流速:2.5m/s (管道內平均介質流速)

    開閥時間:45s

    關閥時間:45s

    一般蝶閥需要通過分析得到的數據如下:

    1) 不同開度下的管道及蝶板上壓力分佈

    2) 不同開度下的管道及蝶板上速度分佈

    3) 不同開度下的流量特性曲線(閥門開度—流量係數)

    4) 不同開度下的水頭損失曲線(閥門開度—水頭損失)及流阻係數

    5) 不同介質(水和空氣)的額定流量係數及不同壓差下的流量係數

     

    對於電動閥門來說,閥門從關閉狀態到打開狀態,開度是不斷就加大的,所以在瞭解不同開度的情況時,需要分析不同的開度狀態,爲了比較清楚的瞭解不同開度的情況,把蝶閥的開度設爲5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°……,每5度爲一個工況,直到閥門完全打開,可以共分析十幾種工況,現以其中的一種工況(即開度爲45°時,壓差流量等情況)爲例,來了解下分析的過程。 

     

    蝶閥的三維模型要準備好,各個開度都做一個配置,在這裏主要做45°示例。需要在蝶閥的兩段增加一定長度的管道,以便流體到閥門的時候是和真實情況比較接近的。

    1、在SolidWorks中的插件中選擇 Flow Simulation;

    2、根據嚮導新建一個流體項目,設置流體基本參數,單位設爲“SI”國際單位制;流體介質設爲水;由於閥體類分析皆屬於內流,故設爲內流;本例不考慮熱傳導;閥體內部和蝶板所有過流面設固定牆邊界條件。其他保持默認設置,設置完畢提交後軟件後即找流體計算區域如圖,如下圖軟件自動找到流體域。
    3、設置邊界條件和目標,設置入口的速度和出口的環境壓力。
    4、設置目標,主要有出口的速度平均值,進口的壓力平均值,碟板的扭矩,流體的密度平均值等。
    5、網格大小默認,運行流體分析,得到分析結果,當開度爲45°時,管道及碟板上的壓力分佈雲圖及流線圖如下:通過雲圖得到進口平均壓力和出口平均壓力,將其帶入流量係數計算公式,然後就可以計算流量係數。

    注:閥門的流量係數是衡量閥門通透能力的重要指標,流量係數的大小取決於閥門的結構和尺寸及決定液流直線性的體腔結構與形狀、等截面性等。閥門的流量係數越大說明流體流過閥門壓力損失越小。在一定程度上可以認爲,閥門體腔內的每個零件可以看作爲一個產生阻力的元件系統(流體的轉彎、擴大、收縮、再轉彎等),因此閥門的壓力損失,大致等於閥門的各個零件的壓力損失的總和。API6D-2008idt ISO14313:2007《石油天然氣工業—管線輸送系統—管線閥門》標準說明,流量係數Kv的定義是:水在5(40°F)--40°C(104°F)之間流經閥門時產生1bar壓力損失的體積流量,用每小時立方米表示:

    注:如果不做流體分析只做靜態結構分析,那麼碟板上的壓力就需要經驗或者去測量,而且很多時候不是很精準,先做流體分析就可以相對準確些。