蝶閥的優(yōu)化設計和流場研究

　　蝶閥作為廣泛使用的管道控制設備,它的可靠性、節(jié)能性、制造和運行成本對于國民經(jīng)濟具有重要的意義。在蝶閥設計中,關于如何降低蝶閥的流阻、蝶閥流阻的測算、蝶閥水力矩的計算、蝶閥各個開度的非均布載荷情況和強度分析、密封副的分析和計算等一直是設計中的難點。傳統(tǒng)設計中一般采用試驗分析和查閱設計手冊的方法,這不僅耗時較長,而且加大了設計制造成本。本文旨在采用一種現(xiàn)代設計方法——有限單元法,對某型橡膠軟密封蝶閥設計的主要難點進行了深入的研究和分析：
　　
　?。?）闡述了蝶閥的應用領域及其重要意義,介紹了蝶閥的基本結構、基本性能及特點,進而指出了當前蝶閥設計中的主要設計方法和存在的主要問題,導出了本課題的研究背景和研究意義,闡述了與課題相關的流體理論；
　　
　?。?）建立了某型橡膠軟密封蝶閥的參數(shù)化幾何模型,并建立了結構靜力學仿真分析有限元模型,分析了該橡膠軟密封蝶閥在全關狀態(tài)下的應力、變形結果,根據(jù)分析結果,改進了該橡膠軟密封蝶閥的結構,并取得較好的效果；
　　
　?。?）為了分析流過蝶閥的流體,建立了一種計算流阻系數(shù)的有限元模型、利用Cosmosflow分析了管道的沿程壓力損失、計算了蝶閥在多種開度下的流阻系數(shù),通過與實驗值比較,證明這種分析計算是有效的；提出了一種能有效減小流阻系數(shù)的蝶板過流面,并對這種過流面的流阻系數(shù)進行了驗證；建立了分析蝶閥流態(tài)的有限元模型,并計算了多種開度下的流態(tài),對各個開度的壓力、流速和流線進行了分析；
　　
　?。?）基于水泵站工況的蝶閥,建立一種流固耦合分析的有限元模型,并進行了多開度工況下的流固耦合分析,得出了蝶閥在各個開度的應力和位移值,從而得出了閥門全關狀態(tài)是應力、應變zui大狀態(tài)的結論；比較了該模型計算出的水力矩結果與理論計算水力矩結果,得出了zui大水力矩時蝶閥的開度；分析并且比較了常流量下和變流量下的蝶閥氣蝕,得出了各個開度的氣蝕系數(shù),得出了容易產(chǎn)生氣蝕的情形；提出了應避免閥前后出現(xiàn)高壓差工況從而避免氣蝕的觀點,進而提出幾種防止氣蝕的方法；（5）采用ANSYS軟件,建立了蝶閥密封分析的有限元模型,獲得了密封圈厚度方向壓縮位移與徑向尺寸的變化關系曲線；分析了蝶板的旋轉過程,提出了蝶板與閥體開始接觸的*旋轉角度,并提出了幾種改進密封面的方案。本論文采用有限單元方法,對蝶閥設計存在的強度、剛度、流阻、流態(tài)、密封等方面的問題進行了全面的分析,對于實現(xiàn)閥門設計從經(jīng)驗設計向科學設計的逐漸過渡具有重要意義。
　　
　　蝶閥又叫翻板閥，是一種結構簡單的調節(jié)閥，同時也可用于低壓管道介質的開關控制。蝶閥是指關閉件（閥瓣或蝶板）為圓盤，圍繞閥軸旋轉來達到開啟與關閉的一種閥，在管道上主要起切斷和節(jié)流作用。蝶閥啟閉件是一個圓盤形的蝶板，在閥體內繞其自身的軸線旋轉，從而達到啟閉或調節(jié)的目的。蝶閥適用于發(fā)生爐、煤氣、天然氣、液化石油氣、城市煤氣、冷熱空氣、化工冶煉和發(fā)電環(huán)保等工程系統(tǒng)中輸送各種腐蝕性、非腐蝕性流體介質的管道上，用于調節(jié)和截斷介質的流動。
 

大口徑通風蝶閥

氣動通風蝶閥采用與閥體相同材料加工成密封圈，采用氣動傳動。其適用溫度隨閥體選材而定，公稱壓力≤0.6MPa,一般適用于工業(yè)、冶金、環(huán)保等管道作通風調節(jié)介質流量之用。其主要特點為： 1、設計新穎、合理、結構*，重量輕，啟閉迅速。 2、操力矩小，操作方便，省力靈巧。 3、采用適應的材料以滿足低、中、高不同介質溫度其及腐蝕性