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文档简介
学术会 过热蒸汽减压阀的温度特性研,,,(浙江大学能源化工机械,杭州 、元、、[1,2,3]等人从理论层面分析了减压阀产生的节流效应。、訚耀阀内部流场的速度、压力分布。訚耀保[8,9]等人根据热力学原理分别建立了氢能源、 ℎ1=ℎ2+2(𝑐𝑓2− h1=h2;对于理想气体而言,h=f(T)T1=T2。以上分析都基于流体在1、2点处于平衡状态的假设,只适用于阀体区域的本文采用计算流体软件FLUENT对过热蒸汽减压阀内部的流动及传热进行模
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𝜕𝑢 𝑘) 𝜕𝑢100%、75%、50%25%。1过热蒸汽减压阀结A1:区域,A2;控制机构区域A3:双层笼罩区域A4:一级减压出口区域A5:阀腔区域A6:节流孔板区域A7:出口区域2选择合适的湍流模型对湍流计算模拟的结果至关重要。RNGk-epsilon湍流模型由具有更高的精确度[12],同时根据结构参数及蒸汽的物理性质,可以得到减压阀内部的RNGk-epsilon湍流模型。同时采用理想的可793K10MPa。相应地,边界条件采用压力和压力出口总压设为10MPa,温度设为793K,出口总压设为1MPa,温度设为793K。考虑到结构的对称性,采用流道的对称模型进行计算,对称面设置为网格生成质量对计算模型的精确度具有至关重要的影响。本文采用ANSYSworkbench软件中的Mesh模块生成网格,根据内部流道的结构特点按照图2将流道划分为不同区域,对各区域采用不同的网格生成方式生成结构网格,同时对A3、A6等关网格独立性验证的结果见表1,通过改变网格的最小尺寸来调节计算区域的网格数量, 1网格独立性验网格数流量最低温度100%开度下,节流孔板节流引起的温度效应强于双层3不同阀芯开度下阀芯节流部位和孔板节流部位的温度分布100%25%开度条件下过y向(即减压阀出口轴线方向)的温度分布与相同压力条件下的饱和蒸汽温度(4(y=0.2(y=0.45m)25%开度条件时,阀体内双层笼罩区(a)100%开 (b)25%开4不同阀芯开度条件下过热蒸汽温度与饱和蒸汽温度对比减压阀的压比与蒸汽经过阀芯节流部分的速度直接相关,蒸汽速度的变化100%开度的减压阀内流道模型进行数值模拟,出口压力设置为1MPa,压力分别设置为10MPa、8MPa、6MPa和4MPa,其他参数保持图5为不同压力道对称面的温度分布,可以看出减压阀通道处温度域流速较高,温度有所下降。随着压比的减小,最低温度区域的位置逐渐发生变低温区范围随着压力的减小逐渐增大,而二级减压后的出口低温区范围随之减小。这表明了随着压力的减小,双层笼罩节流减压效果逐渐占据了主导,随之产生的温图6为流场在不同压力下的最低温度分布可以看出随着减压比的减小蒸汽图5不同压比条件道对称面的温度分布图6最低温度随压力的变化曲线7不同压比条件下过热蒸汽温度与饱和蒸汽温度对比100%的条件下,即第一级节流元件保持不变,通过改变6mm时,只有在笼罩孔内部出现了局部的图8不同孔板孔径道对称面的温度分布9最低温度随孔板孔径的变化曲线6mm494KK1.4%10mm6%。可见锥板对减压阀温度的影响主要取决于锥孔的小径。进一步地,图11对比了大径相同(10mm,而小径分别为6mm和8mm的锥板结构条件下的流道对称面温度分布。当锥板小径为8mm时,减压阀笼罩后出现了低温区,而孔板后的低温区(a)6mm直孔;(b)6-10mm锥孔;(c)10mm直孔图10锥孔与直板在流道对称面上的温度分布对比(K)图11不同锥度的锥板在流道对称面上的温度分布、析了阀芯开度压比和节流孔板参数对减压阀内部低温区及最低温度分布的影响,、减压阀内部最低温度随压比减小而增大,高压比条件对过热蒸汽过热[1]元,,,等.液氨等焓节流效应[J].化工学报,2004,55(9):1400-HuYaoyuan,ZhaoLeihong,ZhuKaihan,etal.Isoenthalpythrottlingeffectofliquidammonia[J].JournalChemicalIndustryandEngineering(),2004,55(9):1400-[2],胡俊丽,万莲.节流过程中的制冷与制热分析[J].大学物理,2005,24(30):20-CaoWanqiang,HuJunli,WanLian.CoolingandheatingysisfortheJoule-Thomsonprocess[J].CollegePhysics,2005,24(30):20-22[3].实际气体绝热节流系数的计算[J].南昌学报,2006,25(3):20-ChenXiaoling.Calculationofadiabaticthrottlecoefficientforrealgas[J].JournalofNanchangInstituteofTechnology,2006,25(3):20-22[4],陈奕泽,刘荣,等.压气动比例减压阀的设计与仿真研究[J].浙江大学学报:工学版2005,39(5):614-WangXuanyin,ChenYize,LiuRong,etal.Designandsimulationofp aticproportionalextra-highpressurevalve[J].JournalofZhejiangUniversity:EngineeringScience,2005,39(5):614-617訚耀保,陈洁萍,罗九阳,等.氢能源汽车车载压气动减压阀的机理与特性分析[J].中国工机械学报20086(3310-YinYaobao,ChenJie,LuoJiuyang,etal.Mechanismandpropertyysisonultrahigh-pressurepatic pressingvalveforhydrogenvehicles[J].JournalofConstructionMachinery,2008,6(3):310-314訚耀保,沈力,赵艳培,等.CFD的车载高压气动减压阀流场分析[J].流体机械,2010,38(1):YinYaobao,ShenLi,ZhaoYanpei,etal.ResearchonflowfieldofhighpressurereducingvalveofhydrogenvehiclebasedonCFD[J].FluidMachinery,2010,38(1):23-26訚耀保,张丽,李玲,等.车载高压气动减压阀压力场与速度场研究[J].中国工程机械学报,9(1):1-YinYaobao,ZhangLi,LiLing,etal.Studyonpressureandvelocityfieldsofpatichigh-pressurereductionvalveforhydrogenvehicles[J]. JournalofConstructionMachinery,2011,9(1):1-6訚耀保,沈力,傅俊勇,等.氢能源汽车车载气动减压阀出口温度特性研究[J]YinYaobao,ShenLi,FuJunyong.Etal.Outlettemperaturecharacteristicsofp aticpressurereducingvalveforhydrogenvehicles[J]. JournalofConstructionMachinery,2009,7(4):383-387SuSheng,MaJuyin,ChenYang.Thethrottlevalvetemperaturecharacteristicsinspacecraftpropulsivegaspath[J].SpacecraftEnvironmentEngineering,2012,29(4):445-449QianJY,WeiL,ZhangM,etal.Flowrateysisofcompressiblesuperheated throughpressurereducingvalves[J].Energy,2017,135JinZJ,ChenFQ,QianJY,etal.Numericalysisofflowandtemperaturechar
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