凝水压力控制阀的设计与数值研究(2)

2、凝水压力控制阀的数值模拟

　　为考核凝水压力控制阀计算方法的准确性，运用CFD流体计算软件对计算模型进行数值模拟，计算不同窗口开度下的性能参数。根据凝水压力控制阀结构，建立三维计算模型，计算网格如图5所示。模型采用了四面体非结构化网格，网格总数约为50万。湍流模型采用标准κ-ε模型。边界条件为：入口给定总压，出口给定背压，壁面为绝热固壁。

图5 计算网格

　　表1给出了调节窗口开度分别为4mm、7mm、10mm不同工况下的计算结果。

表1 凝水压力控制阀计算结果

　　由表1可以看出，不同工况下理论公式计算结果与CFD模拟结果基本相同，充分说明凝水压力控制阀的计算结果是真实可信的。由于在理论计算公式中未能考虑到阀内部流场中的各种阻力与损失，包括进出口处的压力损失、流道折转所产生的湍流损失，因此与CFD计算结果相比存在一定的误差，由表1可知二者间的误差随窗口开度的增加逐渐较小。

　　图6、图7所示分别为开度为7mm时，凝水压力控制阀剖面处的压力和速度分布，凝水在阀内部的压降主要集中于两级节流窗口，并在窗口处产生了较大的流速，其中最大流速出现于第一级窗口处，约为20m/s;在经过窗口后，高速流体与充满在阀腔内的低速流体充分混合，流速大幅降低;凝水在经过两级窗口后，由于节流的作用，压力逐渐降低，在出口处达到了设计扬程。

图6 剖面处的压力分布

图7 剖面处的速度分布

3、结论

　　1、为实现凝水系统压力的在线便捷调节，稳定凝水泵出口扬程及流量，设计了凝水压力控制阀。该阀采用了二级节流形式，可通过手动调节实现凝水压力的连续可调。

　　2、采用理论公式得到了该阀的调节性能，根据计算结果，凝水压力控制阀的调节范围为0～64m(凝水流量为10t/h时)，涵盖了所需调节凝水压力参数(P2=50m)，可满足设计要求。

　　3、采用CFD流体计算软件对控制阀进行了三维数值模拟，分析了阀内部的流场分布，结果表明理论计算与数值模拟结果基本一致，从而验证了计算的准确性。