调节风量耐磨蝶阀

                        调节风量耐磨蝶阀

                       上海申弘阀门有限公司

之前介绍减压阀流量系数C的计算，现在介绍调节风量耐磨蝶阀风量调节阀是用来平衡通风除尘系统的阻力及调节风量的，广泛应用于冶金、建材、化工、电力等行业。但目前在除尘系统中使用的插板阀及蝶阀均存在耐磨性能差、阀出口处流场不均匀等缺点，特别是当除尘管道中粉尘浓度高，且粉尘具有很强的磨损性时，若安装插板阀或蝶阀，不仅会造成阀体本身的磨损，而且会导致阀后的直管、弯管或三通等管件的磨损。一般风量调节阀易被磨损的主要原因是因为阀体结构设计不合理，从而导致含尘气流通过风量调节阀时流场急剧变化，产生偏流，粉尘在离心力和惯性力的作用下，几乎全部与阀体发生切削碰撞，由磨损机理及其影响因素可知[1，2]，这必然会引起粉尘对风量调节阀及管件的磨损加剧，造成较大的经济损失。

本研究根据多孔射流扩散及射流叠加原理，提出一种耐磨风量调节阀结构，并对其流场进行数值模拟，同时与插板阀的流场进行比较，以便为耐磨风量调节阀的结构设计提供依据。
1 调节风量耐磨蝶阀耐磨风量调节阀的结构及原理
耐磨风量调节阀的结构如图1所示。它由阀体、活动多孔板、带导流板的固定多孔板、调节螺杆、固定螺母、开度指示器及调节手柄等组成[3]。活动多孔板与固定多孔板的开孔情况可*一样，开孔形式为条形，条形孔的宽度一般为20mm，孔桥的宽度与条形孔的宽度可相等。
阀的初始状态为全开，即活动多孔板与固定多孔板的孔*重合，开度大，转动调节手柄即可带动活动多孔板向右移动，阀的开度逐渐减小，阀的开度由开度指示器显示。
该阀利用小孔（条形孔）射流扩散及叠加原理，使气流在较短的距离内均匀混合。气流通过活动多孔板及固定多孔板后，在有限空间内，平行射流相互叠加、掺混。由图2可见，当相互叠加的两股平行射流距离较近时，射流的发展将互相影响.在汇合之前，每股射流独立发展，汇合之后，射流边界相交，互相干扰重叠，逐渐形成一股总射流，总射流充分发展后，即可在较短的距离内均匀混合，从而使速度沿阀体断面均匀分布[4]。

另外，由于采用多孔结构，粉尘浓度沿断面分布比较均匀，同插板阀及蝶阀相比，与阀体发生切削碰撞的粒子数目大大降低，且粉尘与阀体的碰撞角度避开了易磨损的范围（粉尘的入射角对磨损具有较大的影响，当入射角在20°~30°时，磨损性大[3]），从而减轻了粉尘对阀体的磨损。电（手）动蝶阀为双偏心法兰式蝶阀结构紧凑，90°回转开关轻松，密封可靠，使用寿命长，被广泛用于水厂、电厂、钢厂、造纸、化工、饮食等系统供排水中，作为调节和截止使用。

二、特点： 

1、电（手）动蝶阀采用双偏心结构，具有越关越紧的密封功能，密封性能可靠。

2、密封副材料选用不锈钢和丁腈耐油橡胶配对，使用寿命长。

3、橡胶密封圈即可位于阀体上，也可以位于蝶板上，可适用不同特点的介质，供用户选择。

4、蝶板采用框架结构，强度高，过流面积大，流阻小。

5、电（手）动蝶阀整体烤漆、能有效地防止锈蚀且只要更换密封阀座密封材料，就可使用于不同介质。

6、电（手）动蝶阀具有双向密封功能，安装时不受介质流向的控制，也不受空间位置的影响，可在任何方向安装。

7、电（手）动蝶阀结构*，操作灵活，省力，方便。

三、主要参数

四、主要零部件材料

2 数学物理模型及数值计算方法
2.1 物理模型
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,水减压阀,蒸汽减压阀耐磨风量调节阀的结构如图3（a）所示，阀内径D0=200mm，阀体高度H=300mm，条形孔及孔桥的宽度均为20mm，活动多孔板与带导流板的固定多孔板相互错开10mm，此时阀的开度为50%，导流板的长度为60mm，阀出口处加长管长度为300mm。另外为了进行流场的比较，这里提出一种常见的插板阀结构如图3（b）所示，其开度与耐磨风量调节阀相同。

2.2 数学模型及计算方法
RNG k-ε模型是一个双方程的湍流模型，它是从原始的基本方程推导而来的，模型的系数以理论结果为依据，不需要借助任何实验结果[5]。文献[6，7]应用此模型模拟湍流流动，结果表明：RNG k-ε模型优于标准的是k-ε模型。因此本研究从工程实用性角度和模拟湍流的适用性出发，利用RNG k-ε模型来模拟阀内的湍流流场。
模拟计算采用的软件是由FORTRAN90开发的，网格划分采用数学级数法，并在条形孔处进行局部加密，压力场和速度场的耦合采用SIM-PLE算法求解。
2.2.1 基本方程及封闭模型
三维气相湍流流动守恒方程组包括连续性方程、动量方程和RNG k-ε方程，可以表达成通用形式
div（ρvΦ）-div（ΓgradΦ）=SΦ （1）
式中：Φ在连续性方程中取1，在动量方程中表示u，v和w三个方向的速度，在RNG k-ε湍流模型中表示湍动能k和耗散率ε；SΦ表示源项。
2.2.2 边界条件
入口边界为w=17m/s，壁面边界为无滑移边界条件，出口为充分发展条件。

3 数值模拟结果分析
模拟结果如图4及图5所示，从图4（a）的速度矢量图可以看出，当耐磨风量调节阀开度为50%时，固定多孔板的出口处流场变化较大，但是经过导流板后，在导流板出口处流场开始变得比较均匀，没有出现回流和偏流现象。另外从图5（a）可知，在耐磨风量调节阀的出口处，即高度z=0.3m处，流体运动速度沿断面分布就较均匀了。对于含尘气流，在通过多孔板后，粉尘浓度沿阀体断面分布是比较均匀的，这样与阀体发生切削碰撞的粉尘数量很少，并且由于速度比较低，因此对阀体的磨损将大大减轻.而对于插板阀，当开度为50%时，从图4（b）可以看出，在阀体内及出口处，出现了严重的偏流和回流现象，即使是在加长管的出口处，这种现象仍然存在，气流偏向一侧。若为含尘气流，绝大部分粉尘将会以很高的速度与阀体一侧发生切削碰撞，由于磨损与速度的三次方成正比[因此这必然会导致粉尘对阀体的磨损加剧.另外，由图5（b）可知，在插板阀的出口处，即z=0.3m，速度沿断面的分布很不均匀，这将会使阀后的管件磨损加剧。

?
通过对比分析可以看出，在气流通过耐磨风量调节阀和插板阀后，前者在很短的距离内即可使气流速度变得比较均匀，而后者则需要很长的距离.上述模拟结果表明，耐磨风量调节阀的原理及结构是合理的，不论是对阀的本体，还是对其后的管件，均具有较好的防磨效果。与一般的插板阀相比，耐磨风量调节阀具有使用寿命长、安装位置不受限制、调节方便等优点，可应用于除尘系统中进行阻力平衡和风量调节，其应用前景广阔。与本产品相关论文：减压阀裂纹检修