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蝶阀的优化设计和流场研究

更新时间:2013-10-06      点击次数:5124

  蝶阀作为广泛使用的管道控制设备,它的可靠性、节能性、制造和运行成本对于国民经济具有重要的意义。在蝶阀设计中,关于如何降低蝶阀的流阻、蝶阀流阻的测算、蝶阀水力矩的计算、蝶阀各个开度的非均布载荷情况和强度分析、密封副的分析和计算等一直是设计中的难点。传统设计中一般采用试验分析和查阅设计手册的方法,这不仅耗时较长,而且加大了设计制造成本。本文旨在采用一种现代设计方法——有限单元法,对某型橡胶软密封蝶阀设计的主要难点进行了深入的研究和分析:
  
  (1)阐述了蝶阀的应用领域及其重要意义,介绍了蝶阀的基本结构、基本性能及特点,进而指出了当前蝶阀设计中的主要设计方法和存在的主要问题,导出了本课题的研究背景和研究意义,阐述了与课题相关的流体理论;
  
  (2)建立了某型橡胶软密封蝶阀的参数化几何模型,并建立了结构静力学仿真分析有限元模型,分析了该橡胶软密封蝶阀在全关状态下的应力、变形结果,根据分析结果,改进了该橡胶软密封蝶阀的结构,并取得较好的效果;
  
  (3)为了分析流过蝶阀的流体,建立了一种计算流阻系数的有限元模型、利用Cosmosflow分析了管道的沿程压力损失、计算了蝶阀在多种开度下的流阻系数,通过与实验值比较,证明这种分析计算是有效的;提出了一种能有效减小流阻系数的蝶板过流面,并对这种过流面的流阻系数进行了验证;建立了分析蝶阀流态的有限元模型,并计算了多种开度下的流态,对各个开度的压力、流速和流线进行了分析;
  
  (4)基于水泵站工况的蝶阀,建立一种流固耦合分析的有限元模型,并进行了多开度工况下的流固耦合分析,得出了蝶阀在各个开度的应力和位移值,从而得出了阀门全关状态是应力、应变zui大状态的结论;比较了该模型计算出的水力矩结果与理论计算水力矩结果,得出了zui大水力矩时蝶阀的开度;分析并且比较了常流量下和变流量下的蝶阀气蚀,得出了各个开度的气蚀系数,得出了容易产生气蚀的情形;提出了应避免阀前后出现高压差工况从而避免气蚀的观点,进而提出几种防止气蚀的方法;(5)采用ANSYS软件,建立了蝶阀密封分析的有限元模型,获得了密封圈厚度方向压缩位移与径向尺寸的变化关系曲线;分析了蝶板的旋转过程,提出了蝶板与阀体开始接触的*旋转角度,并提出了几种改进密封面的方案。本论文采用有限单元方法,对蝶阀设计存在的强度、刚度、流阻、流态、密封等方面的问题进行了全面的分析,对于实现阀门设计从经验设计向科学设计的逐渐过渡具有重要意义。
  
  蝶阀又叫翻板阀,是一种结构简单的调节阀,同时也可用于低压管道介质的开关控制。蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘,围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀,在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板,在阀体内绕其自身的轴线旋转,从而达到启闭或调节的目的。蝶阀适用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保等工程系统中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道上,用于调节和截断介质的流动。
 

<br>大口径通风蝶阀
大口径通风蝶阀
气动通风蝶阀采用与阀体相同材料加工成密封圈,采用气动传动。其适用温度随阀体选材而定,公称压力≤0.6MPa,一般适用于工业、冶金、环保等管道作通风调节介质流量之用。其主要特点为: 1、设计新颖、合理、结构*,重量轻,启闭迅速。 2、操力矩小,操作方便,省力灵巧。 3、采用适应的材料以满足低、中、高不同介质温度其及腐蚀性
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