球閥設(shè)計大致過程.doc
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本科課程設(shè)計 題 目： 過程流體機(jī)械課程設(shè)計 學(xué) 院： 機(jī)械與自動控制學(xué)院 專業(yè)班級： 過程裝備與控制工程 姓 名： 學(xué) 號： 二O一六年七月 目 錄 摘 要 · ·························································I 第一章 工作原理和設(shè)計方法········································· 1 1.1 工作原理··················································· 1 1.2 設(shè)計方法··················································· 1 1.2.1 球閥結(jié)構(gòu)·················································· 1 1.2.2 球閥材料·················································· 2 1.2.3 閥體················································ 3 1.2.4 球體················································ 4 1.2.5 閥桿················································ 4 第二章 球閥尺寸計算················································6 2.1 閥體······················································· 6 2.2 閥桿······················································· 6 2.2.1 閥桿尺寸··········································· 6 2.3 球體尺寸計算··············································· 6 2.4 密封比壓··················································· 6 2.5 球閥轉(zhuǎn)矩··················································· 9 2.6 法蘭螺栓校核·············································· 10 2.7 法蘭選型·················································· 11 第三章 數(shù)值模擬計算方法········································· 12 3.1 數(shù)學(xué)模型···················································12 3.2 網(wǎng)格劃分···················································13 3.3 邊界條件···················································14 3.4 CFD使用步驟················································14 第四章 管道內(nèi)流體模擬結(jié)果分析····································· 15 4.1 球閥在不同相對開度時的速度分析······························· 15 4.2 球閥在不同相對開度時的壓力分析······························· 16 4.3 球閥在不同相對開度時的流量系數(shù)分析··························· 17 第五章 總結(jié)······················································· 參考文獻(xiàn)·························································· 摘要 本學(xué)期過程流體機(jī)械，我組所做課程設(shè)計為V型球閥。V型球閥屬于固定球閥，也是單閥座密封球閥，調(diào)節(jié)性能在球閥中比較有優(yōu)勢。本設(shè)計說明根據(jù)已知的球法者及經(jīng)驗對DN100mm,PN 1MPa的球閥進(jìn)行設(shè)計，主要包括了材料選擇，結(jié)構(gòu)設(shè)計，尺寸計算，強(qiáng)度校核，三維建模，CFD數(shù)值模擬分析等。并且，盡量式結(jié)構(gòu)在滿足其工藝要求的前提下，降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。 本設(shè)計中，根據(jù)老師給定的數(shù)據(jù)和已知條件進(jìn)行設(shè)計，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計手冊進(jìn)行選材。設(shè)計期間用到了solidworks進(jìn)行三維建模，并建立了流道圖，用到了gambit進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置邊界條件，用fluent進(jìn)行對不同開度時的流道進(jìn)行壓力和速度分析并獲得相應(yīng)云圖。通過以上軟件完成對V型球閥的分析計算。并未以后的相應(yīng)工作打好相應(yīng)的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計，尺寸計算，強(qiáng)度校核，數(shù)值分析 第一章 工作原理及設(shè)計方法 1.1 工作原理 具有與截止閥相同的旋轉(zhuǎn)90度提動作，不同的是旋塞體是球體，有錐形通孔或通道通過其軸線。當(dāng)球旋轉(zhuǎn)90度時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而截斷流動。球閥的主要特點是本身結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。V型球閥是中央有通孔的球作開關(guān)的閥門，傳統(tǒng)上分為浮動V型球閥和軸耳固定V型球閥兩種。浮動V型球閥的開關(guān)球經(jīng)閥座密封對接在閥體中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到通孔與通道口對準(zhǔn)時為全通，轉(zhuǎn)動到通孔與通道口成一定角度時為全閉。 浮動V型球閥的開關(guān)球通過槽與操作閥桿相連，在介質(zhì)壓力作用下，可相對閥桿或閥體浮動在下游閥座上，從而實現(xiàn)關(guān)閉密封。軸耳固定V型球閥的開關(guān)球通過以閥桿為軸的軸耳固定在閥體上，在介質(zhì)壓力作用下，不可相對閥體浮動，只能通過上游閥座的浮動實現(xiàn)關(guān)閉密封。因此，浮動V型球閥的閥座可以是固定閥座，軸耳固定V型球閥的閥座是浮動閥座?？偨Y(jié)：V型球閥座的結(jié)構(gòu)和性能可通過閥座的截面基準(zhǔn)等邊三角形來控制和調(diào)整，因此，凡V型球閥座皆可按等邊三角截面法設(shè)計，首先按結(jié)構(gòu)和性能基本需要確定其截面基準(zhǔn)等邊三角形，然后以截面基準(zhǔn)等邊三角形為截面要素、截面成分或截面輪廓確定閥座截面，最后按具體需要選擇材料。實際上，按等邊三角截面法設(shè)計，V型球閥座和開關(guān)球一同變得極易標(biāo)準(zhǔn)化，而一旦標(biāo)準(zhǔn)化后，V型球閥座和球的設(shè)計僅在于按介質(zhì)和介質(zhì)壓力簡單確定材料。（等邊三角形截面法） 1.2 設(shè)計方法 1.2.1 球閥結(jié)構(gòu) 1.2.2 球閥材料 球閥材料根據(jù)公稱壓力選用，由球閥設(shè)計計算手冊查得可選 灰鑄鐵 HT 150 。如圖示： 閥體選用HT150 σL=21.5 MPa σW=40MPa τ=11MPa 1.2.3 閥體 閥體為二分式閥體，法蘭連接，材料為HT150 設(shè)計初始條件 口徑：25mm 壓差：5000Pa 進(jìn)口壓力：0.1MPa 公稱壓力PN=1MPa 閥體壁厚設(shè)計： tB'=5.892mm 所以 附加余量c = 5mm 所以tB=6mm 1.2.4 球體 確定球體直徑: 對于通孔球徑，球體半徑一般按R=（0.8～0.95）d計算 對小口徑R取相對大值，反之取較小值為了保證球體表面能完全覆蓋閥座密封面，選定球徑后，須按下式校核: Dmin=D22-d2 R=24mm 根據(jù)以上可選球徑為R=24mm,A=10mm,H=6mm。 1.2.4 閥桿 閥桿的確定可由球體的直徑來確定，由球體直徑D=48mm，查閥門設(shè)計手冊可選閥桿： 第二章 球閥尺寸計算 2.1 閥體 口徑：25mm 壓差：5000Pa 進(jìn)口壓力：0.1MPa 公稱壓力PN=1MPa tB'=5.892mm 所以 附加余量c = 5mm 所以tB=6mm 2.2 閥桿 2.2.1 閥桿尺寸： 由上述方法可計算： 對于球徑R=24mm的球，可選用閥桿尺寸為：d=12mm, SR=50mm, h=5mm, d0=16mm, b=8mm。 2.3球體尺寸計算： 根據(jù)1.2.4可計算得球體的尺寸： 對于通孔球徑，球體半徑一般按R=（0.8～0.95）d計算 對小口徑R取相對大值，反之取較小值 。 為了保證球體表面能完全覆蓋閥座密封面，選定球徑后，須按下式校核 Dmin=D22-d2 R=24mm 根據(jù)以上可選球徑為R=24mm,A=10mm,H=6mm。 2.4密封比壓確定 當(dāng) qMF下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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