闸阀造成不同的阀门磨损规律

闸阀是工业气力输送管道系统中的重要元件。在实际使用中，由于阀门的开启和关闭，导致闸阀过流截面的变化，进而引起闸阀的内部气固两相流场分布和颗粒运动轨迹的不同，终造成不同的阀门磨损规律。因此，本文主要   闸板位置发生变化时，闸阀在气固两相流中流阻特性、内部流场分布规律、固相颗粒速度的分布以及闸阀主要壁面的磨损特性，为优化闸阀结构、确定闸阀主要壁面磨损位置、延长闸阀使用寿命、提高输送物质的纯度、降低污染物泄露提供良好的应用基础。主要内容如下：

(1)本文采用Solidworks软件对闸阀流道进行三维建模。在实验方面，加工出了用于气固两相流实验的闸阀流道模型，对闸阀的流量系数、阻力系数和主要壁面的磨损分布进行实验   ；在数值模拟方面，基于Eulerian一Lagrangia离散相分析模型、雷诺应力湍流模型(RSM、颗粒壁面碰撞模型、磨损预测模型，采用Gambit软件对闸阀流道进行网格划分，通过FLUENT软件进行数值模拟，对   速度10m/s，14m/s，18m/s，颗粒粒径5μm，50μm，100μm，200μm，300μm，闸阀相对位置1/8一1这8个闸板不同位置的流阻特性、流场分布、颗粒速度分布、主要磨损壁面的磨损分布进行数值模拟   。

(2)分析数值模拟获得的结果，   了闸板相对位置、   速度、颗粒粒径对闸阀流量系数、阻力系数的影响。在此基础上，   分析闸板相对位置1/8，2/8，4/8，1时，不同   速度、不同颗粒粒径对闸阀压力系数、压力场、速度场、脉动速度、颗粒速度分布、主要壁面磨损分布的影响。结果表明：闸板位置对闸阀的流阻特性、脉动速度、颗粒速度分布、主要壁面的平均磨损量有着重要的影响。

(3)为了验证数值模拟的准确性，本文在   速度18m/s，颗粒粒径100μm，闸板相对位置1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8，1时，进行了气固两相流动实验，验证了数值模拟的准确性，为闸阀流阻特性和磨损预测的数值模拟   提供了可行性。

气力输送，又称气流输送，是利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气力输送的管道中会遇到大量的气固两相流动。如燃煤电力行业粉煤灰的输送，医药行业胶囊药物的气力输送，工厂污染源的颗粒污染物排放，机械加工车间中造型材料的输送，化工行业原材料的输送，谷物输送，建筑行业中混凝上喷射，环保除尘管路，旋风分离器内和分类器，化学反应器，气力管道送沙，高速流化的循环流化床等，都是与人类生活有关的气固两相流现象。在气力输送系统中，固相受到拖曳阻力、重力、Basset力、浮力(buoyancy)、虚拟质量力、压力梯度力、Saffman升力、马格纳斯(Magnus)升力等力的作用，常常伴随有固相的沉降、固相之间的相互碰撞、固相与控制元件壁面的碰撞等现象发生，影响控制元件的性能。

闸阀作为工业气力输送管道中的重要元件，会受到气固两相流动的严重影响。闸阀的主要功能是执行流体介质通路的启闭、换向、保护系统、调节流量和压力，具有截止、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，是气固两相管道输送系统的重要控制部件之一。在启闭过程中，闸阀的过流截面是连续变化的，但是气固两相流动的过程十分复杂。在实际情况下，由于频繁启闭(在几分钟内开关一次)，不同闸板位置闸阀的内部流场分布和颗粒壁面碰撞程度不同。工作在气固两相流动的管道内，固相物质不仅会影响到闸阀的流阻特性和流场分布，而且还会与闸阀腔体和闸板表面发生碰撞、滑动摩擦等现象，这将导致闸阀内部阀体发生严重磨损，造成闸阀壁面材料的脱落，影响闸阀密封性能，降低其使用寿命，污染输送物质的纯度，影响管道输送系统的性和可靠性。因此，   闸板位置对闸阀内部气固两相流及磨损的影响，了解闸阀在气固两相输送中的内部湍流分布以及闸阀工作面的破坏程度，从而延长闸阀的工作寿命，保证气固两相输送系统的可靠性具有重要意义。