RTO高温阀的结构优化及参数化平台开发
发布时间：2021-03-03 09:02
蓄热式燃烧炉（RTO）主要是通过高温氧化燃烧反应对挥发性有机物（VOCS）进行处理。为了减少能源的浪费,在废气处理后对其热量进行二次回收利用是很有必要的。高温阀在热量回收系统中作为一个关键部件,其对RTO的反应余热控制起着至关重要的作用。而不同规格的RTO需要配备不同口径的高温阀,并且要求高温阀能在800℃的高温环境下实现快开快关。因此当前不仅要保证高温阀具备流动性能好、热变形小、抗冲击能力强等特性,而且要提高高温阀的绘图效率。为了达到上述研究目的,本文作出了以下研究:（1）使用Fluent软件对高温阀在不同开度下进行有限元计算,得出高温阀在各个角度下的压力云图、速度云图以及迹线图,并通过计算得到高温阀的流阻特性曲线以及流量特性曲线。对仿真结果进行分析,发现高温阀在小角度开启时在阀板背风面存在较大的涡流,从而使压力损失增大,进而导致流阻系数增大,降低高温阀的流量系数。基于上述分析结果,对高温阀的结构进行初步改进,对改进后的高温阀在同样的边界条件下进行仿真计算,结果表明,改进后的高温阀流阻系数减少,流量系数增加,流通能力有所提高。（2）由于高温阀长期在高温环境下工作,因此对其在温度载荷下...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RTO结构图
西安理工大学工程硕士专业学位论文2如图1-2所示，阀板与旋转轴之间通过焊接成为一体化结构。当气动执行器在工作的时候使得旋转轴进行旋转，从而带动阀板完成0°-90°的旋转动作，实现对通过流道内气流量的控制。阀体外侧加装有气冷管道，冷空气通过风机压缩进入到进风腔内，然后在进风腔内实现对冷空气的二次分配。一部分冷空气通过旋转轴内的气冷管道直接对旋转轴内侧降温，另外一部分冷空气则通过阀体内的气冷管道对旋转轴外侧进行冷却并将旋转轴与阀体间隙内的杂质吹出。图1-2高温阀结构图Fig.1-2Hightemperaturevalvestructurediagram如图1-3所示，当旋转轴旋转至90°时，高温阀完全打开，当转至0°时，高温阀完全关闭。由于阀内的气流温度较高，气流在长时间的流通过程与旋转轴和阀板发生对流换热，使得阀板与旋转轴的温度持续升高，呈现赤红色。阀板与旋转轴在升温的过程中还会发生热膨胀并在内部产生较大的应力。这种膨胀变形以及应力变形并不是完全均匀的，会导致阀板无法完全关闭，使得泄漏量增大，甚至会因为旋转轴弯曲程度过大造成阀芯的卡死[6]；如图1-4所示，高温阀的阀板与阀座经过长时间的碰撞冲击后水泥阀座产生破裂，阀板产生较大的变形，使之完全失去了工作能力；高温阀可以用在不同规格的RTO上面，但是其拓扑结构都基本相同。如果将每个型号的高温阀都进行绘制，会造成劳动力的浪费，绘图效率低下。因此，为了改善高温阀的流通能力、消除阀芯的卡阻、降低撞击应力以及实现高温阀的高效设计，本文将从流场分析、热变形分析、碰撞分析以及参数化设计这四个方面进行分析研究。
工况下试验图
【参考文献】：
期刊论文
[1]DN200三偏心硬密封调节蝶阀的流场和阻力特性分析[J]. 常学森,唐冰杰,吴琦,田月笙,叶枫,张德庆,何月. 流体机械. 2019(12)
[2]基于热-结构耦合模型的高速电主轴温升特性分析与实验研究（英文）[J]. 梁佳成. 机床与液压. 2019(24)
[3]基于SolidWorks的盾构机刀具参数化设计[J]. 田继涛,黄晓华,张言中,李威. 煤矿机械. 2019(11)
[4]大口径三偏心蝶阀关闭过程内部流场动态仿真[J]. 刘惺,何庆中,赵献丹,王佳,廖伯权. 流体机械. 2019(10)
[5]基于Solidworks的农机底盘部件结构参数化设计[J]. 丁刚. 农机化研究. 2019(11)
[6]蓄热式氧化炉在无机材料煅烧尾气处理中的应用[J]. 耿文广,张继刚,员冬玲,孙荣峰,李选友. 环境工程学报. 2018(11)
[7]大型装配体的SolidWorks参数化建模方法[J]. 汪林,杜玉祥,何雪浤. 机械设计与制造. 2018(10)
[8]基于响应面法的V带轮多目标优化设计[J]. 刘承杰,李倩,罗鹏,赵磊. 应用力学学报. 2018(01)
[9]冲击载荷作用下阀门阀瓣断裂失效的有限元分析[J]. 邓玲惠,康豫军,王军民,程勇明,王必宁. 中国电力. 2017(01)
[10]基于ANSYS的圆柱滚子轴承热-结构耦合变形研究[J]. 李一耕,郑永江,陈锦江,李永欣. 机械设计. 2016(11)
博士论文
[1]U型节流槽式液压滑阀热特性的研究[D]. 晏静江.西南交通大学 2014
[2]非常规条件下双圆弧齿轮传动工作能力研究[D]. 屈文涛.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]大排量柴油机废气再循环蝶阀的研制[D]. 王乐.华中科技大学 2019
[2]蝶阀的磨损特性及结构优化研究[D]. 耿跃虎.青岛科技大学 2019
[3]基于ANSYS Workbench的某车架有限元分析及轻量化研究[D]. 赵艳梅.郑州大学 2018
[4]基于Solidworks二次开发的带式输送机CAD系统研究[D]. 汪志军.安徽工程大学 2017
[5]催化烟气透平入口高温切断蝶阀研发[D]. 鲍巧灵.西南交通大学 2017
[6]面向工艺阀门的流场仿真计算和优化设计方法研究[D]. 汪志琨.电子科技大学 2017
[7]考虑热力学效应的高压阀门结构优化研究[D]. 翟启.湖南工业大学 2016
[8]GSS系列高速齿轮箱箱体热—结构耦合分析[D]. 葛世祥.机械科学研究总院 2016
[9]基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮故障特性仿真分析[D]. 梁鹏威.太原理工大学 2016
[10]高温蝶阀操作特性试验研究[D]. 郑鹏.武汉工程大学 2015
本文编号：3060999
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RTO结构图
西安理工大学工程硕士专业学位论文2如图1-2所示，阀板与旋转轴之间通过焊接成为一体化结构。当气动执行器在工作的时候使得旋转轴进行旋转，从而带动阀板完成0°-90°的旋转动作，实现对通过流道内气流量的控制。阀体外侧加装有气冷管道，冷空气通过风机压缩进入到进风腔内，然后在进风腔内实现对冷空气的二次分配。一部分冷空气通过旋转轴内的气冷管道直接对旋转轴内侧降温，另外一部分冷空气则通过阀体内的气冷管道对旋转轴外侧进行冷却并将旋转轴与阀体间隙内的杂质吹出。图1-2高温阀结构图Fig.1-2Hightemperaturevalvestructurediagram如图1-3所示，当旋转轴旋转至90°时，高温阀完全打开，当转至0°时，高温阀完全关闭。由于阀内的气流温度较高，气流在长时间的流通过程与旋转轴和阀板发生对流换热，使得阀板与旋转轴的温度持续升高，呈现赤红色。阀板与旋转轴在升温的过程中还会发生热膨胀并在内部产生较大的应力。这种膨胀变形以及应力变形并不是完全均匀的，会导致阀板无法完全关闭，使得泄漏量增大，甚至会因为旋转轴弯曲程度过大造成阀芯的卡死[6]；如图1-4所示，高温阀的阀板与阀座经过长时间的碰撞冲击后水泥阀座产生破裂，阀板产生较大的变形，使之完全失去了工作能力；高温阀可以用在不同规格的RTO上面，但是其拓扑结构都基本相同。如果将每个型号的高温阀都进行绘制，会造成劳动力的浪费，绘图效率低下。因此，为了改善高温阀的流通能力、消除阀芯的卡阻、降低撞击应力以及实现高温阀的高效设计，本文将从流场分析、热变形分析、碰撞分析以及参数化设计这四个方面进行分析研究。
工况下试验图
【参考文献】：
期刊论文
[1]DN200三偏心硬密封调节蝶阀的流场和阻力特性分析[J]. 常学森,唐冰杰,吴琦,田月笙,叶枫,张德庆,何月. 流体机械. 2019(12)
[2]基于热-结构耦合模型的高速电主轴温升特性分析与实验研究（英文）[J]. 梁佳成. 机床与液压. 2019(24)
[3]基于SolidWorks的盾构机刀具参数化设计[J]. 田继涛,黄晓华,张言中,李威. 煤矿机械. 2019(11)
[4]大口径三偏心蝶阀关闭过程内部流场动态仿真[J]. 刘惺,何庆中,赵献丹,王佳,廖伯权. 流体机械. 2019(10)
[5]基于Solidworks的农机底盘部件结构参数化设计[J]. 丁刚. 农机化研究. 2019(11)
[6]蓄热式氧化炉在无机材料煅烧尾气处理中的应用[J]. 耿文广,张继刚,员冬玲,孙荣峰,李选友. 环境工程学报. 2018(11)
[7]大型装配体的SolidWorks参数化建模方法[J]. 汪林,杜玉祥,何雪浤. 机械设计与制造. 2018(10)
[8]基于响应面法的V带轮多目标优化设计[J]. 刘承杰,李倩,罗鹏,赵磊. 应用力学学报. 2018(01)
[9]冲击载荷作用下阀门阀瓣断裂失效的有限元分析[J]. 邓玲惠,康豫军,王军民,程勇明,王必宁. 中国电力. 2017(01)
[10]基于ANSYS的圆柱滚子轴承热-结构耦合变形研究[J]. 李一耕,郑永江,陈锦江,李永欣. 机械设计. 2016(11)
博士论文
[1]U型节流槽式液压滑阀热特性的研究[D]. 晏静江.西南交通大学 2014
[2]非常规条件下双圆弧齿轮传动工作能力研究[D]. 屈文涛.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]大排量柴油机废气再循环蝶阀的研制[D]. 王乐.华中科技大学 2019
[2]蝶阀的磨损特性及结构优化研究[D]. 耿跃虎.青岛科技大学 2019
[3]基于ANSYS Workbench的某车架有限元分析及轻量化研究[D]. 赵艳梅.郑州大学 2018
[4]基于Solidworks二次开发的带式输送机CAD系统研究[D]. 汪志军.安徽工程大学 2017
[5]催化烟气透平入口高温切断蝶阀研发[D]. 鲍巧灵.西南交通大学 2017
[6]面向工艺阀门的流场仿真计算和优化设计方法研究[D]. 汪志琨.电子科技大学 2017
[7]考虑热力学效应的高压阀门结构优化研究[D]. 翟启.湖南工业大学 2016
[8]GSS系列高速齿轮箱箱体热—结构耦合分析[D]. 葛世祥.机械科学研究总院 2016
[9]基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮故障特性仿真分析[D]. 梁鹏威.太原理工大学 2016
[10]高温蝶阀操作特性试验研究[D]. 郑鹏.武汉工程大学 2015
本文编号：3060999
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