安全阀泄放过程cfd数值模拟与排量计算分析

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1、全日制专业学位硕士学位论文论文题目：安全阀泄放过程CFD数值模拟与排量计算分析作者姓名颜勤伟指导教师高增梁教授、罗利佳副教授学科专业动力工程及工程热物理所在学院机械工程学院提交日期2015年6月浙江工业大学硕士学位论文安全阀泄放过程CFD数值模拟与排量计算分析作者姓名：颜勤伟指导教师：高增梁教授、罗利佳副教授浙江工业大学机械工程学院2015年6月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterTheCFDNumericalSimulationa

2、ndDischargeCapacityCalculationofSafetyValveonDischargingProcessCandidate:YanQinweiAdvisor:GaoZengliang&LuoLijiaCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyJune2015浙江工业大学硕士学位论文安全阀泄放过程CFD数值模拟与排量计算分析摘要安全阀作为各类承压设备重要的安全附件，良好的动态特性和准确的选型是其发挥保护作用的前提，而排量计算的精确性对安全阀的选

3、型至关重要。现今国内外相关法规和标准均对安全阀单相流的排量计算进行了明确规定，但由于排量系数选取的不同导致计算结果存在较大差异，而法规和标准中规定的可压缩气体在亚临界排放下的排量公式不能准确计算带排放管道的安全阀排量值。另外，国内相关法规和标准均未提供气液两相流和闪蒸液体的排量计算方法和公式，而国外相关法规和标准中提供的安全阀两相流排量计算方法的精确性也有待验证。针对以上问题，本文采用CFD数值模拟结合理论计算的方法开展相关内容的研究，具体工作及结论如下：1.利用FLUENT软件对安全阀以理想气体为介质在亚临界和临界排放下的泄放过程进行了数

4、值模拟研究。瞬态流场分析表明，介质流经密封面及反冲盘与阀座之间的流道区域时均会出现节流效应，并形成一股尾部随着开高增大逐渐上翘的强力射流，而在阀腔左侧流域的射流两侧均出现了二次流漩涡；由于受安全阀开高的影响，临界排放下的临界截面可能不在喉部，而是位于密封面及反冲盘与阀座之间的流道区域。2.对比理想气体的瞬态模拟排量值和一些国内外标准计算的排量值发现，排量系数的选取对排量计算结果的影响很大，阀的结构尺寸、排放工况等均会影响排量系数的大小，JB标准安全阀铭牌上标定的额定排量系数不一定适用于实际的排放工况；由于排量系数选取的不同，APISTD52

5、0-2008计算的排量值均比国标计算的排量值大很多。3.结合输气管道等温流动压降计算公式和GB150-2011排量计算公式，提出了基于背压修正的安全阀排量精确计算方法，并利用FLUENT数值模拟验证了计算结果的精确性。结果表明，两者计算结果的相对误差百分比均在±0.5%以内，基于背压修正的安全阀排量精确计算方法能较准确地计算带排放管道的安全阀背压和排量值。4.对安全阀空气-水两相流泄放过程进行了数值模拟研究，瞬态流场分析表明，混合物流经密封面及反冲盘与阀座之间的流道区域时，静压突降，流速和空气的体积分率急剧增大。APISTD520-2008

6、提供的ω两点参数法计算的排量值比瞬态模拟排量值大很多。同时研究了空气-水以不同体积比泄放时ω两点参数法排量计算的精确性，结果表明，空气-水的组成越接近单相状态，ω两点参数法计算的结果越准确。关键词：安全阀，排量，数值模拟，选型，两相流I浙江工业大学硕士学位论文THECFDNUMERICALSIMULATIONANDDISCHARGECAPACITYCALCULATIONOFSAFETYVALVEONDISCHARGINGPROCESSABSTRACTSafetyvalveisanimportantaccessorytothemostkind

7、sofpressureequipments,whilegooddynamiccharacteristicsandaccurateselectionarethepremisetoplayaprotectiverole.However,theaccuratecalculationofdischargecapacityiscrucialforthesafetyvalveselections.Nowadaysthedomesticandforeignregulationsandstandardsdefinethecalculationprocess

8、esofthedischargecapacityofsafetyvalveforthesingle-phaserelief.However,theresultscalculate