Численное исследование структуры потока во входном отсеке проточного тракта клапана паровой турбины

Abstract

В статье приведены результаты численного исследования структуры потока во входном отсеке проточного тракта клапана с односторонним боковым подводом пара. Исследовано влияние смещения подводящего патрубка в сторону отдаления от верхней кромки седла при различных соотношения площадей проходного сечения подводящего патрубка и клапанной коробки к площади горла седла на уровень потерь энергии на участке от входа в клапанную коробку до входа в диффузорную часть седла клапана. В результате исследований установлено, что увеличение площади проходного сечения подводящего патрубка приводит к снижению потерь энергии рабочего тела в клапане. Оптимальный размер клапанной коробки определяется соотношением размеров подводящего патрубка и горла седла. Смещение входного патрубка приводит к уменьшению потерь энергии на определенном диапазоне соотношений геометрических параметров клапана.

The objective of this scientific paper was to numerically simulate gas dynamic processes in the inlet flow duct section of the valve with the unidirectional lateral input of the actuating medium to the valve box and determine the influence the geometric parameters of a valve have on the energy losses of actuating medium. To simulate gas dynamic processes we used the mathematical model constructed by the solution of Reynolds-averaged Navier-Stokes equation system using the turbulence model κ-ω SST and the numerical solution method based on the reference volume. The influence that the shift of the inlet branch to the side of drifting away from the upper edge of the valve seat has on the energy loss level in the section from the valve box inlet to the valve seat diffusion portion inlet was investigated for different inlet branch flow section and valve box area to the seat throat area ratios. The research showed that an increase in the area of the flow section of inlet branch results in reduced energy losses of actuating medium in the valve. An optimal size of the valve box is defined by the relation of the sizes of the inlet branch and the seat throat. Shift of the inlet branch to the side of drifting away from the upper seat edge results in reduced energy losses in an appropriate range of the ratios of geometric valve parameters. The numerical investigation data showed that the range of geometric relations that provide a low level of energy losses has been established.