煤液化笼式调节阀的空蚀分析及结构改进设计

针对煤液化笼式调节阀内普遍存在的空蚀问题，基于RANS方程、Mixture多相流模型及Zwart空化模型，对阀门内部的空化流动进行了数值模拟研究，确定了阀笼失效的主要原因；基于压降分析和预测空化位置，提出了调节阀阀笼的结构改进方案并进行了验证分析。结果表明，调节阀内空化气相集中分布于阀笼内层节流孔，是阀笼中内层节流孔内壁及阀笼内壁存在明显失效缺陷的主要原因；阀笼内层节流孔内空化严重发生的主要原因为降压级数不够，导致第二级压降过快，产生局部低压区，空化剧烈发生；内层节流孔深度较大，导致空化在整个内层节流孔内充分发展；提出将内层节流直孔调整为阶梯孔的结构改进方案，可有效降低空化强度和分布范围。本工作对煤直接液化工程中的笼式调节阀的设计和研究具有一定参考价值。