閘閥造成不同的閥門磨損規律

閘閥是工業氣力輸送管道系統中的重要元件。在實際使用中，由于閥門的開啟和關閉，導致閘閥過流截面的變化，進而引起閘閥的內部氣固兩相流場分布和顆粒運動軌跡的不同，終造成不同的閥門磨損規律。因此，本文主要   閘板位置發生變化時，閘閥在氣固兩相流中流阻特性、內部流場分布規律、固相顆粒速度的分布以及閘閥主要壁面的磨損特性，為優化閘閥結構、確定閘閥主要壁面磨損位置、延長閘閥使用壽命、提高輸送物質的純度、降低污染物泄露提供良好的應用基礎。主要內容如下：

(1)本文采用Solidworks軟件對閘閥流道進行三維建模。在實驗方面，加工出了用于氣固兩相流實驗的閘閥流道模型，對閘閥的流量系數、阻力系數和主要壁面的磨損分布進行實驗   ；在數值模擬方面，基于Eulerian一Lagrangia離散相分析模型、雷諾應力湍流模型(RSM、顆粒壁面碰撞模型、磨損預測模型，采用Gambit軟件對閘閥流道進行網格劃分，通過FLUENT軟件進行數值模擬，對   速度10m/s，14m/s，18m/s，顆粒粒徑5μm，50μm，100μm，200μm，300μm，閘閥相對位置1/8一1這8個閘板不同位置的流阻特性、流場分布、顆粒速度分布、主要磨損壁面的磨損分布進行數值模擬   。

(2)分析數值模擬獲得的結果，   了閘板相對位置、   速度、顆粒粒徑對閘閥流量系數、阻力系數的影響。在此基礎上，   分析閘板相對位置1/8，2/8，4/8，1時，不同   速度、不同顆粒粒徑對閘閥壓力系數、壓力場、速度場、脈動速度、顆粒速度分布、主要壁面磨損分布的影響。結果表明：閘板位置對閘閥的流阻特性、脈動速度、顆粒速度分布、主要壁面的平均磨損量有著重要的影響。

(3)為了驗證數值模擬的準確性，本文在   速度18m/s，顆粒粒徑100μm，閘板相對位置1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8，1時，進行了氣固兩相流動實驗，驗證了數值模擬的準確性，為閘閥流阻特性和磨損預測的數值模擬   提供了可行性。

氣力輸送，又稱氣流輸送，是利用氣流的能量，在密閉管道內沿氣流方向輸送顆粒狀物料，是流態化技術的一種具體應用。氣力輸送的管道中會遇到大量的氣固兩相流動。如燃煤電力行業粉煤灰的輸送，醫藥行業膠囊藥物的氣力輸送，工廠污染源的顆粒污染物排放，機械加工車間中造型材料的輸送，化工行業原材料的輸送，谷物輸送，建筑行業中混凝上噴射，環保除塵管路，旋風分離器內和分類器，化學反應器，氣力管道送沙，高速流化的循環流化床等，都是與人類生活有關的氣固兩相流現象。在氣力輸送系統中，固相受到拖曳阻力、重力、Basset力、浮力(buoyancy)、虛擬質量力、壓力梯度力、Saffman升力、馬格納斯(Magnus)升力等力的作用，常常伴隨有固相的沉降、固相之間的相互碰撞、固相與控制元件壁面的碰撞等現象發生，影響控制元件的性能。

閘閥作為工業氣力輸送管道中的重要元件，會受到氣固兩相流動的嚴重影響。閘閥的主要功能是執行流體介質通路的啟閉、換向、保護系統、調節流量和壓力，具有截止、導流、防止逆流、穩壓、分流或溢流泄壓等功能，是氣固兩相管道輸送系統的重要控制部件之一。在啟閉過程中，閘閥的過流截面是連續變化的，但是氣固兩相流動的過程十分復雜。在實際情況下，由于頻繁啟閉(在幾分鐘內開關一次)，不同閘板位置閘閥的內部流場分布和顆粒壁面碰撞程度不同。工作在氣固兩相流動的管道內，固相物質不僅會影響到閘閥的流阻特性和流場分布，而且還會與閘閥腔體和閘板表面發生碰撞、滑動摩擦等現象，這將導致閘閥內部閥體發生嚴重磨損，造成閘閥壁面材料的脫落，影響閘閥密封性能，降低其使用壽命，污染輸送物質的純度，影響管道輸送系統的性和可靠性。因此，   閘板位置對閘閥內部氣固兩相流及磨損的影響，了解閘閥在氣固兩相輸送中的內部湍流分布以及閘閥工作面的破壞程度，從而延長閘閥的工作壽命，保證氣固兩相輸送系統的可靠性具有重要意義。