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        高溫管道控制閥溫度場分析

        2021-06-29 02:08:02喬冠超蘭勇軍占凱豐柳雅玉
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年17期
        關(guān)鍵詞:閥門

        喬冠超 蘭勇軍 占凱豐 柳雅玉

        (上海亞奧閥門有限公司,上海201502)

        1 概述

        近年來隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高閥門在高溫和低溫環(huán)境下的應(yīng)用越來越廣泛,但是在使用過程中如何針對高溫工況閥門的受熱溫度及使用情況進(jìn)行預(yù)防和改進(jìn)是一直困擾設(shè)計(jì)人員的。

        2 分析

        高溫閥蓋一般采用加長的方式,其目的是為了保護(hù)填料的密封性及操作的安全性,加長閥蓋設(shè)計(jì)的溫度分布呈階梯型向上遞減傳導(dǎo)(詳見加長閥蓋圖),加長高度越高填料部位溫度越低。因此中設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)填料的使用溫度范圍,確定閥蓋的加長高度,能夠滿足閥門性能的前提下,節(jié)約成本。

        3 分析實(shí)例

        以閘閥為例:閘閥閥蓋溫度場分析。

        模擬條件為:

        (1)介質(zhì)溫度:550℃;

        (2)閥蓋材料:CF8閥蓋材;

        (3)熱導(dǎo)率:16W/(m.K);

        (4)比熱:500J/(kg.K);

        (5)質(zhì)量密度:8000kg/m3;

        (6)模型類型:線性彈性同向性。

        具體分析部位步驟如圖1-5。

        圖1 閥蓋模型

        現(xiàn)在以閘閥NPS 12-Class 300的閥蓋為例我們針對閥蓋加長高度100mm、200mm、300mm、400mm時(shí)溫度對閥門填料部位溫度的影響進(jìn)行了有限元分析,見圖6-9。

        圖2 (分析標(biāo)記平面溫度)

        圖3 加載溫度(550℃)

        圖4 散熱表面

        圖5 網(wǎng)格化

        圖6 (加長100mm閘閥閥蓋)

        圖7 (加長200mm閘閥閥蓋)

        圖8 (加長300mm閘閥閥蓋)

        圖9 (加長400mm閘閥閥蓋)

        我們根據(jù)加長高度的閘閥閥蓋為例進(jìn)行了有限元分析具體分析結(jié)果見表1-4。

        表1 閥蓋加長100mm時(shí),填料底平面溫度

        表2 閥蓋加長200mm時(shí),填料底平面溫度

        表3 閥蓋加長300mm時(shí),填料底平面溫度

        表4 閥蓋加長400mm時(shí),填料底平面溫度

        閥蓋加長不同高度時(shí)填料底部的溫度對比:

        (1)閥蓋加長100mm:填料底部平均溫度為354.8 ℃;

        (2)閥蓋加長200mm:填料底部平均溫度為236.8 ℃;

        (3)閥蓋加長300mm:填料底部平均溫度為159.2 ℃;

        (4)閥蓋加長400mm:填料底部平均溫度為109.1 ℃;隨著閥蓋高度的變化,填料底部溫度也會(huì)變化。

        閥蓋加長200mm比加長100mm,填料底部溫度明顯降低(溫度差為118℃)。

        閥蓋加長300mm比加長200mm,填料底部溫度降低(溫度差為77.6 ℃)。

        閥蓋加長400mm比加長300mm,填料底部溫度降低(溫度差為50.1 ℃)。

        4 結(jié)論

        由上對比可知:閥蓋加長越高,填料部位的溫度越低;但是溫度降低的速率是遞減的。

        SHELL MESC SPE 77/212里規(guī)定溫度為550℃時(shí),NPS12-Class300的加長高度為375mm,填料部位的溫度在109℃~159℃之間;那么是不是可以認(rèn)為高溫閥門填料部位的溫度在150℃以下是比較合理的(當(dāng)然也要考慮填料的材質(zhì))。

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