Säätöventtiilin virtaustekniset ominaisuudet
Koukkuluoma, Jussi (2006)
Tiivistelmä
Virtauslaskennan käyttö jokapäiväisessä insinöörityössä on lisääntynyt viime vuosina nopeaa vauhtia. Virtauslaskennan avulla voidaan tutkia säätöventtiilin virtauskenttää, mikä antaa suunnittelijalle mahdollisuuden korjata virtauskanavan ongelmakohtia jo tuotekehityksen alkuvaiheessa. Tämändiplomityön tavoitteena on määrittää uuden säätöventtiilin mitoituskertoimet jatutkia virtauslaskennan käytettävyyttä säätöventtiilisuunnittelussa.
Teoreettisessa tarkastelussa on käsitelty venttiilivirtaukselle ominaisia virtausteknisiä yhtälöitä ja ilmiöitä, säätöventtiilin standardin määräämiä mitoitusyhtälöitä sekä neste- että kaasumelua. Lisäksi kerrotaan yleisimmistä säätöventtiilisovellutuksista ja esitellään suunnitteilla oleva uusi säätöventtiili.
Virtauslaskennan avulla tutkittiin venttiilin kapasiteettiaja virtauskenttää. Alustavaa laskentaa tehtiin venttiilin paineenpalautumiskertoimen ja alkavan kavitaation määrittämiseksi. Virtauslaskenta tehtiin Fluent ja Cfdesign -virtauslaskentaohjelmilla. Virtauslaskennan antamia tuloksia verrattiin laboratoriossa saatuihin mittaustuloksiin.
Laboratoriokokeiden avulla määritettiin uuden säätöventtiilin mitoituskertoimet. Lisäksi mitattiin säätöventtiilin aiheuttamaa neste- ja kaasumelua. The use of CFD (computational fluid dynamics) in engineering practices has increased in the last few years. CFD offers designers an opportunity to visualise the flow field inside a closed volume during early stage of product development project. The goal of this thesis is to study and analyse the application of CFD in designing control valves. Sizing coefficients for a prototype control valve are also defined in this thesis.
Thesis opens with the discussion of fluid flow characteristics in control valves. Fundamental fluid mechanics including simplified conservation equations are presented. Then standard controlvalve sizing equations, typical control valve solutions and the prototype control valve are examined. Theoretical section of the study concludes with hydrodynamic and aerodynamic noise considerations.
CFD is used to determine the flow field and capacity of a control valve. Preliminary study has beenmade with the aid of CFD to define pressure recovery and incipient cavitation. Both Fluent and Cfdesign computational programs were used in this analysis. CFD's results were compared to laboratory measurements.
Laboratory measurements were carried out to define the prototype's sizing coefficients. Hydrodynamic and aerodynamic noise was also measured during laboratory measurements.
Teoreettisessa tarkastelussa on käsitelty venttiilivirtaukselle ominaisia virtausteknisiä yhtälöitä ja ilmiöitä, säätöventtiilin standardin määräämiä mitoitusyhtälöitä sekä neste- että kaasumelua. Lisäksi kerrotaan yleisimmistä säätöventtiilisovellutuksista ja esitellään suunnitteilla oleva uusi säätöventtiili.
Virtauslaskennan avulla tutkittiin venttiilin kapasiteettiaja virtauskenttää. Alustavaa laskentaa tehtiin venttiilin paineenpalautumiskertoimen ja alkavan kavitaation määrittämiseksi. Virtauslaskenta tehtiin Fluent ja Cfdesign -virtauslaskentaohjelmilla. Virtauslaskennan antamia tuloksia verrattiin laboratoriossa saatuihin mittaustuloksiin.
Laboratoriokokeiden avulla määritettiin uuden säätöventtiilin mitoituskertoimet. Lisäksi mitattiin säätöventtiilin aiheuttamaa neste- ja kaasumelua.
Thesis opens with the discussion of fluid flow characteristics in control valves. Fundamental fluid mechanics including simplified conservation equations are presented. Then standard controlvalve sizing equations, typical control valve solutions and the prototype control valve are examined. Theoretical section of the study concludes with hydrodynamic and aerodynamic noise considerations.
CFD is used to determine the flow field and capacity of a control valve. Preliminary study has beenmade with the aid of CFD to define pressure recovery and incipient cavitation. Both Fluent and Cfdesign computational programs were used in this analysis. CFD's results were compared to laboratory measurements.
Laboratory measurements were carried out to define the prototype's sizing coefficients. Hydrodynamic and aerodynamic noise was also measured during laboratory measurements.