Comportamiento de erosión de válvulas de bola de control tipo V en sistemas químicos de carbón (parte 2)

1) Modelo de turbulencia
Debido a la compleja ruta de flujo interno del Y el gradiente de presión grande en el punto de estrangulamiento del puerto-V, se seleccionó el modelo de turbulencia Realizable para garantizar la estabilidad del cálculo. Basado en la ley de conservación del momento, las ecuaciones gobernantes para el modelo de turbulencia Realizable son las siguientes:

Ecuación de energía cinética turbulenta:

Ecuación de la tasa de disipación de energía cinética turbulenta:

Dónde:

Pk - término de generación de energía cinética turbulenta

Coeficiente de viscosidad de eddy

Tiempo

UJ - componente del vector de velocidad en la dirección jjj

XJ - coordenada espacial en la dirección JJJ

- viscosidad dinámica

○ - operador derivado parcial

Las constantes empíricas son: k = 1, σk = 1,2, Cμ = 1,44 y G = 1,92.

2) Modelo de fase discreta
El DPM (Discrete Fase Model) incorporado en ANSYS Fluent es ampliamente utilizado para simular la erosión inducida por partículas. Este modelo da cuenta del intercambio de masa y energía entre la fase continua y la fase discreta. El fluido en la fase continua se resuelve utilizando el enfoque euleriano, mientras que la fase dispersa se rastrea utilizando el método de Lagrange. La trayectoria de la fase dispersa se obtiene acoplando las dos fases. El modelo se expresa de la siguiente manera:

Dónde:

V p - velocidad de las partículas

V - velocidad del fluido

Fd - fuerza de arrastre por unidad de masa de partículas

DENSIDAD DE PARTÍCULAS

Otras fuerzas incluyen viscosidad dinámica fluida, gravedad (g), etc.

Re - número de Reynolds de partículas

Cd - coeficiente de arrastre

D - diámetro de partícula

3) Modelo de erosión
Basado en el acoplamiento del flujo multifásico en la válvula y la energía cinética turbulenta del fluido, la tasa de erosión se calcula de la siguiente manera:

Dónde:

E - tasa de erosión (kg / (m² · s))

NP - número de partículas que impactan en un área unitaria

M ˙ p - caudal másico de partículas en la sección transversal efectiva (kg / s)

C (dp) - función de tamaño de partícula

Fθ - función de ángulo de impacto

VP - velocidad de impacto de partículas (m / s)

Aw - área de pared de la unidad de cálculo

Para comprender el comportamiento de flujo de la válvula de bola tipo V en condiciones de aguas negras, se calculó el coeficiente de flujo (VVV) de acuerdo con con GB / T 30832-2014, "Método de prueba para el coeficiente de flujo de la válvula y el coeficiente de resistencia al flujo". La curva característica de flujo resultante de la válvula de bola tipo V se muestra en la Figura 5.

Figura 5. curva característica de flujo de válvula de bola de tipo V

La figura 5 muestra que la válvula de bola de tipo V exhibe una característica de flujo de aproximadamente el mismo porcentaje, lo que indica que proporciona un control efectivo del flujo en medios de aguas negras.