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多级降压高压差调节阀设计及流场数值模拟研究

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摘要 ：本 文介绍 了一种 多级 降压 高压 差调节阀的结构及 工作 原理 。使用Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ软件建立流道三维模型 ，并用 网格划分 软件对模 型进行离散化 处理 ，按实际工况 参数 设定边界 条件 ，通过ＣＦ Ｄ流体 动力学软件对 阀门内部 流场 进行数值模拟 。分 别对 阀门流量模拟计 算，降压级数确定 ，对其压力场 、速度场分布进 行 了分析 。结果表明多级 降压 结构 设计 能够有效实现 压 力的渐变，有效地避免汽蚀现象的发生 ，防止 冲刷 、气 蚀 ，延长使用寿命 。 关键词 ：多级降压；数值模拟 ；气蚀 ；闪蒸
（ Ｃｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｃｈ ｕ ａ ｎ ｙ ｉ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｖａ ｌ ｖ ｅ Ｃｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ， ４ ０ ０ ７ ０ ７ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐ — ｄ ｏ ｗｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ． Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｓ Ｏ ｆ ｅ ｗａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｌ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ １ ． ａ ｎ ｄ ｍｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｓ Ｏ ｆ ｅ ｗａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｄ ｉ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ，ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｓ ｅ ｔ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ， ｂ ｙ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ＣＦ Ｄ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｌ ｌ ｆ ｏ ｗ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ． Ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｌｏ ｆ ｗ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ， ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｃ ｋ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ， ｉ ｔ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ． ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ Ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ． ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐ — ｄ ｏ ｗｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ａ ｒ ｌ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｅ ｎ ｔ ． ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ． ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｌ ｉ ｆ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｄ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ； Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｃａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｆｌ ａ ｓ ｈ
置 麦周
９ ６ ９ ４ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － １ ０ ４ １ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ２ ４
多级 降压 高压 差调节 阀设计及 流场数值模拟研究
何 秋 岭
（ 重庆 川仪 调 节阀 有 限公 司 ，重庆 ４ ０ ０ ７ ０ ７ ）
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｈ１ ３ ４ 文 献 标 志 码 ：Ｂ
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｌｏ ｆ ｗ｜ ｊ ｉ ｅ ｌ ｄ ＨＥ Ｑｉ ｕ — — ｌ ｉ ｎ ｇ
Ｏ 引 言
在 现 代Ｔ 业 的 实 际生 产 中 ，高 温 、高压 等 特殊 工 况
也 越来越 多 ，也 对应用 于高压差 的调节 阀提 出了更高 的要 求 。高压差 调节 阀使用 中主要存在 的问题不是 压力大， 而是
环 、圣戈班等零部件 组成 。

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基于数值模拟的大流量减压器内部流场的特性研究

基于数值模拟的大流量减压器内部流场的特性研究


由于减压器 性 能试 验 是 以 氧气 为 工 质 ， 气从 高 氧 压气 源 通 过 管 路 到 达 减 压 器 ， 经 管 路 到 达 限流 部 再 件—— 音速 喷 嘴后排 人大气 。仿 真时 ， 计算 域为 ： 减压 器一 管道一 音速 喷嘴 的 内流 道 。减 压器 的结构 示 意 图
关键词 ： 压器 ； 减 内流 场 ； 值 仿 真 数
中图分类号 ：４ ０ ８ Ｖ ３ ．
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １ ６４ ２ １ ）２ ０ １ ． ３ １７ ． ５ Ｘ（０ ０ ０ — ０ ８ ０
引 言
随着 计算 机 和 Ｃ Ｄ的发展 ， Ｆ 利用 Ｃ Ｄ方 法对 阀 门 Ｆ
合 的 阀门内部 流场进行 仿 真 ， 但是 研究 区域 较小 ， 多集 中在 节流 处 ， 能对 阀 门 内部 整个 流 动状 况 作 具 体分 未
析； 另外 ， 究 还未 以减 压器 为 对象 ， 研 目前 还 未见 有对 减压 器流场 的研 究 。本 文基 于 自主研制 的大 流量 减压
罗泽 明 ， 郑 丽
（ 海军飞行学院， 辽宁 葫芦岛 １５０ ） ２０ １
摘
要： 针对大流量气体 减压 器， 建立 了减压器工作过程的二 维数学模型 ， 于成熟软件 平 台 Ｆ Ｕ 基 Ｌ—
Ｅ Ｔ进行数值仿 真， 究 了减压器 内部稳 态流场 ， 现减压器 内存在 两种典型 的流 动状 了不同流动状 态下的流场特征 ， 示了减压 器内气体流动的 内在规律 。 揭
道 两侧形 成两 个 回流 区 。 由于 节 流作 用 ， 流 孔处 速 通 度稍 有增 大 ， 流后 在 阀芯前 的小 腔 内形 成小 回流 区。 节
控 制 气
入 口
多级降压调节阀原理

多级降压调节阀原理

多级降压调节阀原理多级降压调节阀是一种在流体控制系统中广泛使用的设备。

多级降压调节阀的主要功能是将高压流体降压成低压流体，并将其输出至流程控制系统中。

多级降压调节阀的原理简单易懂，下面我们将详细介绍多级降压调节阀的原理。

多级降压调节阀的原理主要是通过调节流体进入阀体的道路和通道的大小和流速，以达到控制流体压力的目的。

多级降压调节阀一般由进口、多级降压部分、流量控制部分和出口组成。

1. 进口多级降压调节阀的进口通常设置在高压管路的一端，用于将高压流体引入调节阀中。

进口通道通常由一组孔和管道组成，以确保流体可以顺利地进入调节阀中。

2. 多级降压部分多级降压部分由多级降压阀组成，并排列在阀体中。

每个多级降压阀都被设计成具有不同的流通面积和弹簧调节力，以产生所需的压降和压力控制效果。

多级降压阀的设计原理是，当流体通过多级降压阀时，会出现一系列的涡旋和涡流。

这些涡旋和涡流将导致压力的降低，从而达到流体压力调节的目的。

多级降压阀可以设计成单级或多级，取决于需要降低的压力量。

3. 流量控制部分流量控制部分是多级降压调节阀的核心部分，它可以以不同的方式产生流体流速控制效果。

流量控制部分通常由阀门和限制孔组成。

阀门的作用是控制流体流量和速度，以达到流体的压力控制效果。

阀门可以设计成不同的形状和尺寸，以适应不同的流体控制需求。

在实际的多级降压调节阀中，通常采用调节阀门或蝶阀门来实现流体流量的调节。

4. 出口总结多级降压调节阀是一种用于在流体控制系统中控制流体压力的设备。

多级降压调节阀的原理是通过调节流体进入阀体的道路和通道的大小和流速，以达到控制流体压力的目的。

多级降压调节阀一般由进口、多级降压部分、流量控制部分和出口组成。

多级降压部分由多级降压阀组成，阀门和限制孔组成流量控制部分。

多级降压调节阀具有结构简单、调节灵活性好、工作可靠等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用和推广。

多级降压调节阀的应用1. 炼油在炼油过程中，多级降压调节阀被广泛应用于控制油品的压力。

高压加氢装置高压差调节阀设计应注意的几个问题

高压加氢装置高压差调节阀设计应注意的几个问题

科 罕 论 坛
Ｉ ■
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
高压 加 氢 装 置 高 压 差调 节 阀设 计 应注 意 的 几 个 问 题
张 达
河南 洛阳 ４ ７ １ Ｏ Ｏ ３ ） （ 中国 石化 集 团洛 阳石 油 化工 工程 公 司
该阀属于高温、 高压、 高腐蚀场合， 存在严重闪蒸、 空化和气蚀问题。 同时热 高分液可能含有部分催化剂颗粒 ， 该调节阀也不宜选用迷宫式结构 ， 应选用流 道更为畅通 的多级 降压阀芯结构型式的角型调节阀（ 如Ｍａ ｓ ｏ ｎ ｅ ｉ ｌ ａ ｎ ７ ７ ０ ０ ０ 或 Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｒ Ｄ Ｓ Ｔ －Ｇ ｔ ｒ ｉ ｍ） ， 采用扩大出口尺寸、 改变流体方向、 控 制介质流速、 选择 耐腐 蚀 、 耐磨、 抗 冲刷材 质 的阀 ｌ 内件 等措施 。 鉴于该部位调节阕重要性， 在直接进入热低压分离器 的管道上 ， 建议选用 二 套调节 阀互 为备 用 ， 当热 高分 油在液 位控 制下直 接进 入热 低压分 离器 时 ， 二 台调节阀的口径相同， 当热高分油在液位控制下经加氢进料泵主泵所配的液力 透平回收能量后进人热低压分离器时， 考虑到尽量利用液力透平回收能量 ， 二 台调节 阀可考虑 采用一 大一小 方式 ， 当流 经液力透 平的 流量 满 足不了液 位控 制
要求 时 ， 可先开 小 阀 ， 若 小ｆ 爵垒开仍 满足 不 了液位控 制要 求时 或液 力透 平故 障 时再 开大 阀 ．
１ ． ２ ． ３ 、 最 大 关闭压 力 的选 择
该阀在每套加氢装置中属于压降最高的调节阀， 由于原料油一般较粘稠， 该调节阀不宜选用迷宫式结构（ 迷宫式结构在高压降和粘稠介质场合， 阀门尺 寸、 所需安装空间、 价格等都远高于一般多级降压阀 ， 且压降越高 介质越粘稠 相 差越大 ， 易被 污物 堵塞 ） ， 应选 用流道 较为 畅通 的多级 降压 阀芯结 构型式 的直 通或角型调节阀， 使每级阀芯上的降压都保证不使每级缩流处压力低于该液体 的饱 和蒸 汽压 而 出现汽 化 闪蒸 ， 并选 择耐 磨 、 抗冲 刷材 质 的阀 内件 。 １ ． １ ． ３ 、 最 大 关闭压 力 的选 择 由于高压 进料 泵～ 般为多 级离 心泵 ， 每 台泵 的实际特 性 曲线相 差较 大 ， 因
切换阀阀内流场数值模拟

切换阀阀内流场数值模拟

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟切换阀阀内流场数值模拟采用Fluent 软件对切换阀流场进行数值模拟，并对切换阀流量系数模拟值与实验值比较，表明应用Fluent 对切换阀进行数值仿真模拟可靠，为切换阀结构优化提供了理论依据。

1、概述压力容器和工艺系统的自动超压保护设备由2 台安全阀和1 台切换阀组成，切换阀可保证实现无需停车的情况下对安全阀进行在线检修或更换。

相关标准中规定，在被保护设备和泄压阀之间不可恢复的压力损失不能超过阀门整定压力的3%。

因此，研究切换阀的水力特性，对于降低能量损失以及指导阀门的设计有十分重要的意义。

本文利用了Fluent 软件对切换阀的内部流场进行数值模拟，并对可视化结果以及流量特性进行分析。

2、计算方法 2.1、计算模型选取2 in. (50mm) 切换阀作为样阀进行仿真计算。

切换阀的A 口和B 口与安全阀连接(为了减少计算量，对流场区域进行简化。

对固壁边界不考虑切换阀零件组装之间的小间隙以及对尖角部位抹平。

由于整个流场区域从几何形状上看，相对于X-Y 面是对称的，因此真空技术网(chvacuum/)认为可假设整个流动状态也是面对称的。

因此，计算域只取一半的流场区域(2.2、网格划分计算网格由Fluent 的前处理器Gambit 软件生成。

因为阀体内腔的形状和流动状态较复杂，因此采用非结构网格，总网格数为2.0 乘以105 ～3.0 乘以105。

3、结语通过数值模拟得到的切换阀内部详细的流动情况表明，当水流流过拐弯处时，漩涡形成剧烈紊动的分离回流区是水头损失的主要原因，真空技术网(chvacuum/)认为应考虑对阀门阀内结构进行圆滑过渡或优化，从而减小漩。