高温闪蒸工况角式调节阀的研究

发布时间：2017-10-30 11:20

  本文关键词：高温闪蒸工况角式调节阀的研究

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【摘要】：煤化工的主要原材料为煤,采取化工的措施手段以及流程环节让原材料转化成固液气燃料以及应运而生的产品,从而得到诸多领域化工产品。减压进料阀组位于常压塔与减压塔之间,属于煤化工工艺路线中的煤直接液化装置。高温闪蒸工况角式调节阀是减压进料阀组中的一个阀门。调节阀主要起到调节介质流量的作用,在介质通过阀芯的顶端时,因为流道的变更将直接导致介质呈现节流相变,并对阀的各个器件带来不良的流动磨损隐患,来自全球各地的学术专家对阀门的流动磨损、空蚀等现象已做了大量研究。本文介绍了计算流体力学的基本原理,确定了数值模拟所用的基本控制方程、多相流模型等,根据这些模型构建了空化作用下的流动磨损计算数理模型,确定和建立基本控制方程,针对调节阀在典型开度基础上的流动实施数据进行建模和实验。首先确定高温角式调节阀的结构尺寸,然后根据高温角式调节阀的工艺参数、结构尺寸和运行工况等,结合流动磨损数理模型及计算公式,对调节阀典型开度下的流场进行数值计算,获得阀内速度、压力、相分率、磨损率等流场参数,完成调节阀流动磨损的定量计算。其次结合减压进料阀组不同零部件对表面硬化层的不同需求,通过对不同表面硬化工艺(超音速火焰喷涂、激光熔覆焊及火焰粉末重融)性能的调研、对比分析,降低空化和汽蚀对阀座阀芯的磨损。本文主要针对角式调节阀进行模拟试验分析与研究,重点是研究高固闪蒸工况对阀门密封结构、密封性能及密封机理的影响,为该类阀门的国产化提供了一定的参考依据。
【关键词】：煤化工 角式调节阀 空化作用 模型分析
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ055.81
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 引言12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 本课题的研究目标15-16
• 1.4 本课题的研究内容16-17
• 1.5 本课题拟解决的关键性问题17-18
• 第2章 多相流动磨损研究和数理模型的建立18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 多相流动磨损及其分类18-21
• 2.2.1 气-固冲蚀磨损的研究进展19-20
• 2.2.2 液-固冲蚀磨损的研究进展20-21
• 2.3 空化机理及效应研究21-23
• 2.3.1 空化试验研究21-23
• 2.3.2 空化数值模拟研究23
• 2.4 多相流动磨损数理模型的建立23-27
• 2.4.1 计算流体力学方法简述23-24
• 2.4.2 基本控制函数24-25
• 2.4.3 主要数理模型25-27
• 2.5 常用空化模型的选择27-30
• 2.5.1 Cavitation Model 1 (Kubota and Kato, 1989)28
• 2.5.2 Cavitation Model 2 (Merkle and Feng, et al, 1998)28-29
• 2.5.3 Cavitation Model 3 (Kunz and Boger, et al, 2000)29
• 2.5.4 Cavitation Model 4 (Singhal and Athavale, 2002)29-30
• 2.5.5 Cavitation Model 5 (Schnerr and Sauer, 2001)30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 阀门方案设计和流动磨损分析31-51
• 3.1 引言31
• 3.2 阀门方案设计31-34
• 3.2.1 角式调节阀主要结构介绍31
• 3.2.2 角式调节阀主要材料的选择31-32
• 3.2.3 角式调节阀主要结构介绍32-34
• 3.3 阀门流动磨损方法研究34-37
• 3.3.1 角式调节阀流动磨损预测方法研究34
• 3.3.2 角式调节阀结构优化研究34
• 3.3.3 技术特点、关键技术和关键工艺34-35
• 3.3.4 实施的具体内容和技术路线35-37
• 3.4 阀门流动磨损分析37-48
• 3.4.1 计算模型的建立37-38
• 3.4.2 空化流场数值计算38-45
• 3.4.3 完成阀门结构优化设计45-48
• 3.5 阀门流动磨损校核验证48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 阀门表面硬化工艺试验验证51-59
• 4.1 引言51
• 4.2 超音速火焰喷涂51-54
• 4.2.1 超音速火焰喷涂介绍51-52
• 4.2.2 镍基合金热喷涂52-54
• 4.3 激光熔覆焊及火焰粉末重融54-58
• 4.3.1 基本信息54-55
• 4.3.2 工艺参数55-56
• 4.3.3 工艺试验56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

【参考文献】

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