耐磨风量调节阀气相流场的数值模拟

        风量调节阀是用来平衡通风除尘系统的阻力及调节风量的，广泛应用于冶金、建材、化工、电力等行业。但目前在除尘系统中使用的插板阀及蝶阀均存在耐磨性能差、阀出口处流场不均匀等缺点，特别是当除尘管道中粉尘浓度高，且粉尘具有很强的磨损性时，若安装插板阀或蝶阀，不仅会造成阀体本身的磨损，而且会导致阀后的直管、弯管或三通等管件的磨损。一般风量调节阀易被磨损的主要原因是因为阀体结构设计不合理，从而导致含尘气流通过风量调节阀时流场急剧变化，产生偏流，粉尘在离心力和惯性力的作用下，几乎全部与阀体发生切削碰撞，由磨损机理及其影响因素可知，这必然会引起粉尘对风量调节阀及管件的磨损加剧，造成较大的经济损失。

        本研究根据多孔射流扩散及射流叠加原理，提出一种耐磨风量调节阀结构，并对其流场进行数值模拟，同时与插板阀的流场进行比较，以便为耐磨风量调节阀的结构设计提供依据。

1 耐磨风量调节阀的结构及原理

        耐磨风量调节阀的结构如图1所示。它由阀体、活动多孔板、带导流板的固定多孔板、调节螺杆、固定螺母、开度指示器及调节手柄等组成[3]。活动多孔板与固定多孔板的开孔情况可完全一样，开孔形式为条形，条形孔的宽度一般为20mm，孔桥的宽度与条形孔的宽度可相等。

        阀的初始状态为全开，即活动多孔板与固定多孔板的孔完全重合，开度最大，转动调节手柄即可带动活动多孔板向右移动，阀的开度逐渐减小，阀的开度由开度指示器显示。

        该阀利用小孔（条形孔）射流扩散及叠加原理，使气流在较短的距离内均匀混合。气流通过活动多孔板及固定多孔板后，在有限空间内，平行射流相互叠加、掺混。由图2可见，当相互叠加的两股平行射流距离较近时，射流的发展将互相影响.在汇合之前，每股射流独立发展，汇合之后，射流边界相交，互相干扰重叠，逐渐形成一股总射流，总射流充分发展后，即可在较短的距离内均匀混合，从而使速度沿阀体断面均匀分布[4]。

        另外，由于采用多孔结构，粉尘浓度沿断面分布比较均匀，同插板阀及蝶阀相比，与阀体发生切削碰撞的粒子数目大大降低，且粉尘与阀体的碰撞角度避开了易磨损的范围（粉尘的入射角对磨损具有较大的影响，当入射角在20°~30°时，磨损性最大[3]），从而减轻了粉尘对阀体的磨损。