阀门整体散热结构的优化设计
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、_ 0 电 力通 机 械
触 ;。『I 分热能流动途 为从 闸板处 始传递 .经过 朴 他铡执行机构连接杆 ,执行机 构连接朴的上部 执 帆 构 十lI连 f1旃 部 分的 热“H U, #L 动是 通过 k的阀杆 进 行
热他递 ,他 导的热能较 少,因此选 川简 的敞热结 卡勾设 计姚 能 满 要求 。对 J 一鄢 分的热能流 动,传导的 热能较 人,需 要重点分析敞热结构 方案。l救热 的基 本结 构址通过 化 芝架上焊接 散热 片的方式 柬实观 的 ,影 响实 际敞热效 的因素主要仃1:才料的导热性能 以及散热 的 f! 。 敞热 何荚的材料物 性能 =卜婴怂热 牢 ,单他为 W/( K),箭选 材料 i 有 种 :钏 、F91 ̄HW C9, 这 }于料 l00 C Ffl',J热 牢 丧 l。
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图5 模型 网格划分 考虑中 介 质温度 为设 ‘濉 /Z,53o C, 外 与宅 气的对流换 热系数 为5W/(m ·K) ,刈 I10一 气 温 度为55C。IN『]主体材料 乃sA—l 82M F9l, 史 和I
筛材料 为A2l7WC9,材料的热 幸j参见表! (数 参 考 ASME BPVC第1I卷D篇,2007+2008 ̄]、遗 )。
分析 采用 与卒Jj始 方案 4叶1 的 参数 条件 币"边 条什
设置 ,经计算 , 执行机构 端 的温瞍 为83 0 c,五 如 8a所示 ;执 行机构连接朴 的温 度为79.9 C,i 体
【关键 词】散热 结构 执 行机 构 温度 阀门
一 、 刖 吾
目前 ,很 多关 键阀 门的 工况 条件 都是高 温 高压 , 阀门的 设计 也要 考虑到高温高所压带来的影响 。由于 阀 门本体 全部 为耐 高温 材料 ,因此阀门本体的 设计是能够 满足高温要 求的 ;但是阀门的执行机构工作温度一般 不 超过 IO0 ̄C,如果 只是按 照常规的设 计 ,从 阀门本体 传 导到执 行机 构的温度必 然会超过 IOOC ,从 而导致 阀门 动作失效 。
经计算 , 执 行机构 下端 Ii',Ji ̄度 乃¨6.3(’,云 如 图6a所 求 ;执 行t;Lt;.o连接朴的濉 嚏 为8().6 C.
如图6b所示 。 初始 方案 执行机 构 下端 温 度 为 Il 6.3 c,执
行机 构连接 杆的温度 为80 6c, 案未能满 敞热结 构
为 了降低执 行机 构 处的 工作温 度 ,必须 对 常规结 构进行 设计 改进 。考虑到阀门的安装空 间有限 ,并且 有 抗震 要求 ,所以单纯 加高执行机构的 支架是 不可 行的 。 只能选择在执 行机 构的支架上设计散热结构 ,这样既能 满足阀 门的 高度要求 ,又可以有效地降低执行机构处 的 :[作温度 。
热 量 传递
介 质 【热
二 、问题描 述
某li ̄l'l的环境 条件 为高温 ,设计温 度为530℃,执
图1 阀门传热示意
板 2阀杆 3.执 行 结 构连 接 杆 4执பைடு நூலகம்行机 构 5支架 6散热 结 {={: J 7阀俸
3 通 用棚 蕊 201 8年 第9期 、、Ⅵl、、.clyix.【 on]
行 机构的最 高工作温度 为100℃。为 了不影 响执行机 构 的正 常工作 ,需 要在 与执行机构连接的支架上 设计敞热 结 构。本文通 过使用ANSYS对 不同的散热结 构进 行分 析对 比 ,得 出最优 化的散热结构设计。
三 、实例分 析
阀门的 整体结构如 图 l所示 ,在正常工 作状 态 温 度为530 ̄C的介质流 经INl'-],介 质的热量 经由两部 分 传递 :第一部分 热能流动途径为从阀体 内腔开始 传递 , 经过支架 ,传达执 行机构 ,支架顶面与执行机 构戚部接
表 1 热 导率对 比 ( _f :W/(mtK))
选取 1/4模 进 分析计算 , 格 划 I 5所 小。 图4 方案散热结构
通 过对 比以 l i种 材 料的 热 导半 , 可以 得f『f 选择F9l 为散热 J_I-的材料 ,实际的敞热效 最好 。
敞热 ”的 fj:也对 敞热 的实 际效 聚打 响。 散热 ”的 肜 I 卜要 有波浪 手1I”状式 , 体结 构形式 如 2 3所 爪
的基 本要求 .建 议从增加散热 I 杼于来降低执 f }JL构 1 端 面的最终温 。
根据 初始 的分忻结 果 ,改进 案的 支 敞热 构 如图7所示。敞热 ”仍然 对 称式 均 分布 的 两
flJ!lJ, 拆 装空 允许 的情 况 迅 当{芷高 r结 构的总 高,散热 片的 数馈 艮91、 j}Jj 案保持 ·致 ,求终总 的散热面 积约 为2.】5e6mm (1/4谈 )。
、
图2 波浪式散热片
图3片状式散热片 芎 剑 力『I工 成 的难 度 ,本 方案的 架散热 结 受【J 4所 示 。敞热 片 ‘t 埘称式 均 J分 们 支架 的 f_j!l』, 0,1'l'J敞热 面移!约 为1.91 e6mm (1/4谈 )。分析呆 IIIANSYs进行稳态 传热十;l拟 ,对 ’]整体进 行建模 ,
电 力 通 用机 械 - 一
阀门整体散热结构的优化设计
中核 苏 阀科 技 实业 股份 有 限公 司 (江苏 苏 州 21 5000) 王 锐 汝 强
【摘 要 】 为 了降低执 行机 构 处的工作 温度 ,必 须对 常规 结构进行设计改进 。考虑到 阀门的安 装空间有 限 ,并且 有抗 震要求 ,所 以单 纯的加 高执 行机 构的支架 是 不可行的。只 能选择在执行机构 的支架上 设计散 热结 构 ,这 样既能满足阀 门的 高度要求 ,又可以有效降低执 行机构 处的工作温度 。