新型高参数减压阀流动特性与高温高压强度分析

发布时间：2017-05-20 18:14

  本文关键词：新型高参数减压阀流动特性与高温高压强度分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：“热电联产”作为国家能源战略重要组成部分,是实现能源的分阶、高效利用的重要措施。减压阀作为“热电联产”工程的核心部件,广泛应用于国家重大建设发展工程上。然而,传统的减压阀已无法适应现代工业生产的高温高压、高压差等工况要求,因此迫切需要针对减压阀进行结构优化与创新。本文开发了一种以内外多孔笼罩+多孔节流孔板为减压元件的高参数角式减压阀,并对其高压差流通性能以及高温高压强度进行了较为系统的数值模拟与分析,主要研究内容以及成果如下：首先,本文采用流体分析软件FLUENT,建立减压阀流体区域网格,研究了减压阀的阻塞流发生情况、流量特性以及不同开度下的流动参数(压力、速度、温度)变化情况。得到该多级减压系统的临界压差比、流量特性曲线；阐述了多级减压机理与不同开度下压力分布情况；从运动学角度分析了流动漩涡的产生,并从能量角度验证其产生,并计算比较了不同开度下能耗损失的变化；分析了阀内蒸汽过热度随着开度的变化。其次,本文采用软件ANSYS Workbench,以小流量工况为例,利用有限元方法计算了恒定蒸汽参数(1OMPa,520℃)下减压阀阀体关键截面与结点的瞬态温度场,得到整个过程的危险工况与危险点,即阀体内外壁温差达到最大的时刻与位置。最后,在温度场计算的基础上,计算了恒定参数蒸汽进入阀体过程的热应力、机械应力、综合应力以及周向应力的变化,确定了应力极值区域,并采用MONSON计算分析方法计算了不同开度下阀门开启过程的疲劳损耗。本文研究成果对于保证高参数减压阀的调节性能、确保其安全运行具有重要的意义。
【关键词】：高参数减压阀 结构创新 温度场 应力场 数值模拟
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH134
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 减压阀研究现状12-15
• 1.2.1 减压阀内部流动研究12-14
• 1.2.2 减压阀强度研究14-15
• 1.2.3 套筒阀的结构研究15
• 1.3 计算流体力学理论与软件15-17
• 1.3.1 计算流体力学理论15-16
• 1.3.2 计算流体力学软件16-17
• 1.4 有限元理论与软件17-18
• 1.4.1 有限元理论17-18
• 1.4.2 有限元软件18
• 1.5 本文研究内容18-20
• 2 新型高参数减压阀流动特性研究20-47
• 2.1 流动控制方程20-21
• 2.1.1 连续性方程20
• 2.1.2 运动方程20
• 2.1.3 能量方程20-21
• 2.2 湍流模型21-23
• 2.2.1 标准κ-ε模型22
• 2.2.2 RNGκ-ε模型22-23
• 2.2.3 可实现的κ-ε模型23
• 2.3 新型高参数减压阀结构设计23-26
• 2.4 流动分析模型建立26-29
• 2.4.1 流动分析模型26-27
• 2.4.2 网格划分软件与方法选取27
• 2.4.3 网格划分结果27-29
• 2.4.4 边界条件29
• 2.5 流量与压差关系研究29-32
• 2.6 阀体流量特性32-33
• 2.7 阀体内部流动可视化结果分析33-45
• 2.7.1 多级减压压力变化过程34-38
• 2.7.2 多级减压速度变化过程38-43
• 2.7.3 多级减压温度变化过程43-45
• 2.8 本章小结45-47
• 3 新型高参数减压阀温度场计算分析47-64
• 3.1 温度场计算方程47-48
• 3.1.1 导热问题微分方程47
• 3.1.2 对流传热计算47-48
• 3.2 几何模型与网格划分48-49
• 3.3 阀体材料热力性能49
• 3.4 温度场计算边界条件49-52
• 3.4.1 传热系数计算50-51
• 3.4.2 传热系数计算结果51-52
• 3.5 模型截面与关键参考结点位置说明52-53
• 3.6 温度场计算结果分析53-62
• 3.7 本章小结62-64
• 4 新型高参数减压阀应力场计算分析64-86
• 4.1 应力场计算方程64-65
• 4.2 应力计算边界条件65
• 4.3 阀体材料机械性能65-66
• 4.4 关键参考结点位置说明66-67
• 4.5 高参数减压阀应力结果分析67-82
• 4.5.1 热应力场结果分析67-72
• 4.5.2 机械应力结果分析72-73
• 4.5.3 综合应力结果分析73-82
• 4.6 疲劳损伤计算82-83
• 4.7 不同工况下阀体应力以及疲劳损伤比较83-84
• 4.8 本章小结84-86
• 5 总结与展望86-88
• 5.1 本文主要成果86-87
• 5.2 创新点87
• 5.3 展望87-88
• 参考文献88-92
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 明赐东;;套筒阀国内概况[J];化工自动化及仪表;1980年06期

2 李德生;荆建平;孟光;;汽机阀壳瞬态温度场及应力场仿真分析[J];汽轮机技术;2008年01期

3 瞿晓华,谢晶,徐世琼;计算流体力学在制冷工程中的应用[J];制冷;2003年01期

4 陈浩;江胜飞;裴延波;江胜涛;;新型笼套式节流阀节流性能分析[J];油气田地面工程;2013年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 涂维青;基于ANSYS Workbench的注塑模具刚强度分析系统开发[D];河南工业大学;2013年

  本文关键词：新型高参数减压阀流动特性与高温高压强度分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：382440