Otimização do coeficiente de resistência ao fluxo da válvula de retenção qinggang e melhoria da capacidade de fluxo da válvula de esfera fixa com base na simulação de campo de fluxo CFD

I.
As válvulas de introdução são componentes indispensáveis ​​nos sistemas de transporte de fluidos, e suas principais funções são controlar a direção do fluxo, pressão e vazão dos fluidos. No entanto, as válvulas gerarão certa resistência ao fluxo durante o processo de trabalho, o que não apenas reduzirá a taxa de fluxo do sistema, mas também aumentará o consumo de energia. Portanto, otimizar o coeficiente de resistência ao fluxo das válvulas e melhorar sua capacidade de fluxo tem um significado prático importante. Como uma ferramenta avançada de análise numérica, a tecnologia de simulação de campo de fluxo CFD pode simular com precisão a situação de fluxo dos fluidos dentro das válvulas e fornece um forte suporte para o design ideal das válvulas.

Ii. Otimização do coeficiente de resistência ao fluxo da válvula de retenção qinggang

(A) Estrutura e princípio de funcionamento da válvula de retenção Qinggang A
válvula de retenção Qinggang é um tipo de válvula que abre e fecha automaticamente que depende da pressão do fluido, e sua principal função é impedir o refluxo do fluido. Sua estrutura inclui componentes como corpo da válvula, disco da válvula e sede da válvula. Os fluidos entram na válvula a partir da entrada. Quando a pressão do fluido é maior que a gravidade e a força da mola do disco da válvula, o disco da válvula é aberto e o fluido passa. Quando a pressão do fluido diminui ou flui na direção inversa, o disco da válvula se fecha automaticamente para evitar o refluxo do fluido.

(B) Esquema de simulação e otimização CFD

• Análise de simulação de campo de fluxo: Estabeleça um modelo tridimensional da válvula de retenção Qinggang através do software CFD, defina a velocidade de entrada, a pressão e as condições de contorno do fluido e simule a situação de fluxo do fluido dentro da válvula. Os resultados da análise mostram que existem vórtices óbvios e áreas de perda de alta pressão na área de vedação entre o disco da válvula e o assento da válvula.

• Medidas de otimização:

• Otimização da forma do disco da válvula: altere a forma do disco da válvula da forma circular tradicional para uma forma simplificada para reduzir a separação do fluido na superfície do disco da válvula e a formação de vórtices.

• Melhoria da estrutura do assento da válvula: Adicione ranhuras de desvio no lado interno do assento da válvula para guiar o fluido para passar sem problemas e reduzir a perda de colisão entre o fluido e o assento da válvula.

• Ajuste da rigidez da mola: reduza adequadamente a rigidez da mola para que o disco da válvula possa ser aberto sob uma pressão de fluido mais baixa e reduzir a perda de pressão inicial do fluido.

• Avaliação do efeito de otimização: através da simulação de CFD, compare as situações do campo de fluxo antes e após a otimização. O coeficiente de resistência ao fluxo da válvula de retenção otimizado do Qinggang é reduzido em 20%, o fluxo do fluido é mais suave e a perda de pressão é significativamente reduzida.

Iii. Esquema de melhoria para a capacidade de fluxo da válvula de esfera fixa

(A) Estrutura e princípio de funcionamento da válvula de esfera do Trunnion
As válvulas da esfera do trunnion é um tipo de válvula que realiza a abertura e o fechamento girando a bola em torno do eixo da haste da válvula. Sua estrutura inclui componentes como corpo da válvula, bola, assento da válvula e haste da válvula. Quando a bola gira 90 graus, o canal da bola é perpendicular ao canal do corpo da válvula e a válvula é fechada. Quando a bola gira até que seu canal seja paralelo ao canal do corpo da válvula, a válvula é aberta.

(B) Esquema de simulação e melhoria de CFD

• Análise de simulação de campo de fluxo: Estabeleça um modelo CFD das válvulas da bola do Trunnion e simule a situação de fluxo do fluido no canal da bola. Os resultados da análise mostram que existem perdas de pressão relativamente grandes e fenômenos de vórtice na área de contato entre a bola e o assento da válvula, bem como na área da borda da bola.

• Medidas de melhoria:

• Tratamento superficial da bola: polir a superfície da bola para reduzir a rugosidade da superfície e reduzir a perda de atrito entre o fluido e a superfície da bola.

• Melhoria da estrutura de vedação do assento da válvula: Adote uma estrutura de assento de válvula elástica para que o assento da válvula possa se encaixar melhor na superfície da bola, reduzindo as perdas de vazamento e vórtice do fluido na área de vedação.

• Otimização do tamanho do canal: aumente adequadamente o diâmetro do canal da bola para melhorar a capacidade de passagem do fluido e, ao mesmo tempo, otimize a forma do canal para torná -lo mais simplificado e reduzir a resistência do fluido.

• Avaliação do efeito de melhoria: através da simulação de CFD, compare as capacidades de fluxo antes e após a otimização. A capacidade de fluxo das válvulas de bola de trunnion otimizada é aumentada em 30%, a taxa de fluxo do fluido aumenta significativamente e a perda de pressão é reduzida.

4. Análise comparativa da otimização da válvula de retenção Qinggang e válvula de esfera fixa

Pode ser visto na tabela acima que, após a otimização com base na simulação do campo de fluxo CFD, os coeficientes de resistência ao fluxo da válvula de retenção Qinggang e as válvulas da bola de munhão são reduzidas e suas capacidades de fluxo são melhoradas. Entre eles, o efeito de otimização das válvulas da bola de trunnion é mais significativo, com o coeficiente de resistência ao fluxo reduzido em 25% e a capacidade de fluxo aumentou 30%. Isso ocorre principalmente porque a estrutura das válvulas de bola do Trunnion é relativamente simples, as medidas de otimização são mais fáceis de implementar e seu impacto no fluxo de fluidos é mais direto.

V. Conclusão
através do uso da tecnologia de simulação de campo de fluxo CFD para otimizar o design da válvula de retenção Qinggang e das válvulas da bola de trunnion , o coeficiente de resistência ao fluxo pode ser significativamente reduzido e a capacidade de fluxo pode ser melhorada. As válvulas de válvula de retenção Qinggang otimizadas e as válvulas de bola de trunnion podem operar com mais eficiência no sistema de transporte de fluidos, reduzir o consumo de energia e melhorar o desempenho geral do sistema. No futuro, com o desenvolvimento contínuo e a aplicação da tecnologia CFD, o design ideal das válvulas será mais refinado e inteligente, fornecendo suporte mais forte para a operação eficiente de sistemas de transporte de fluidos industriais.