黑水调节阀阀体结构比较

阀门专家

黑水调节阀阀体结构比较

1. 引言
黑水调节阀是一种适用于对煤化工行业煤气化过程中，从气化炉底部和洗涤塔进入高压闪蒸罐，以
及从高压闪蒸罐底部到真空闪蒸罐这一过程中所要用到的对黑水介质的压力、流量进行控制的调节阀[1]。

这些介质含有氯离子、氨、钾盐、硫化氢或磷酸等强腐蚀介质，并且阀门前后压差大[2]。面对这种
高压差、腐蚀、闪蒸工况，普通的阀门使用寿命普遍都偏低。系统中高温热水器、低温热水器和真空闪
蒸罐进口工艺管道、阀门多次出现腐蚀、穿孔的现象，给正常生产带来了极大的困难。严重时这些部位
的管道、阀门使用不到7~10 天就出现穿孔，需频繁地被动堵漏、焊补[3]。

目前，针对这种调节阀腐蚀失效机理、硬化处理等方面均有所研究，但是从流体力学的角度对产品
结构的研究鲜有论述。本文拟在阅读相关论文、专利等资料的基础上，将常见的黑水调节结构分类建模
并采用专业的CFDesign 软件进行模拟，从流体力学角度探讨这几种结构的特点。为该产品的开发提供帮
助，并确立黑水调节阀阀体软件模拟和评估的方法。

2. 模型的分类
如下图，模型A(图1)阀体为带有斜面的球形空腔，斜面设置在阀体的进液口处，阀门采用整体结构，
在填料下部设置导向套对阀芯进行导向。模型B 和C 的阀门结构相同(见图2)，阀体呈腰鼓型，阀体的
内腔分割为上下两腔，上下腔通过平衡孔连接。在阀腔中部设计导向套，对阀芯进行导向。两个模型的
区别在于阀体的进口流道：模型B 的阀体进口流道正对阀芯，流道和阀芯的回转中心呈对称设计。模型
C 的阀体进口流道中心和阀芯的回转中心存在偏心E，详细的剖面情况请见图3[4]-[6]。

3. 数学模型
黑水调节阀流场的介质为水，选择流动模型为三维不可压缩粘性流动，采用不可压缩流动的雷诺时
均方程组与k-ε 湍流模型构成封闭的方程组求解。

1) 不可压缩流体连续性方程：

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