Investigaciones numéricas de la influencia de la estructura del carrete en las características de flujo y daño de las válvulas de control
Autores: Jin, Haozhe; An, Haokun; Wang, Chao; Liu, Xiaofei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigaciones numéricas de la influencia de la estructura del carrete en las características de flujo y daño de las válvulas de control
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Dinámica de flujos
Características de daño
Válvulas de control de nivel de líquido
Mecanismos de fallo
Marco de simulación numérica
ángulos de carrete
Distribución de presión
Dinámica de cavitación
Patrones de erosión
Tasas de desgaste
Erosión inducida por partículas
Tiempo de residencia de partículas
Pared del núcleo de la válvula
Análisis predictivo de fallos
Optimización estructural
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Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga la dinámica del flujo y las características de daño de las válvulas de control de nivel líquido en procesos de licuefacción directa de carbón. Los principales mecanismos de fallo se identifican como daño unilateral en la pared inducido por chorro excéntrico, erosión por cavitación y desgaste erosivo por partículas sólidas. Se desarrolló un marco de simulación numérica para analizar los efectos de diferentes ángulos de bobina (72 grados, 90 grados, 98 grados, 105 grados y 120 grados) en la estabilidad del flujo, la dinámica de cavitación y los patrones de erosión. Los hallazgos clave incluyen lo siguiente: un ángulo de bobina de 90 grados logra la distribución de presión más uniforme y minimiza los fenómenos de chorro excéntrico. Las modificaciones en la geometría de la bobina exhiben una influencia negligible en las características de cavitación. Se observan tasas de desgaste reducidas en ángulos de bobina más pequeños (72 grados y 90 grados), siendo la menor erosión inducida por partículas la que ocurre a 90 grados. Existe una cierta correlación entre el tiempo de residencia de las partículas y el desgaste de la pared del núcleo de la válvula, lo que se ilustra en los tiempos de residencia más cortos que se correlacionan con una degradación acelerada del material. El ángulo óptimo de bobina de 90 grados mitiga simultáneamente los efectos del chorro excéntrico, la cavitación y el desgaste erosivo. Esta investigación proporciona nuevas perspectivas para el análisis predictivo de fallos y la optimización estructural de válvulas de control en sistemas de flujo multifásico a alta presión.
Descripción
Este estudio investiga la dinámica del flujo y las características de daño de las válvulas de control de nivel líquido en procesos de licuefacción directa de carbón. Los principales mecanismos de fallo se identifican como daño unilateral en la pared inducido por chorro excéntrico, erosión por cavitación y desgaste erosivo por partículas sólidas. Se desarrolló un marco de simulación numérica para analizar los efectos de diferentes ángulos de bobina (72 grados, 90 grados, 98 grados, 105 grados y 120 grados) en la estabilidad del flujo, la dinámica de cavitación y los patrones de erosión. Los hallazgos clave incluyen lo siguiente: un ángulo de bobina de 90 grados logra la distribución de presión más uniforme y minimiza los fenómenos de chorro excéntrico. Las modificaciones en la geometría de la bobina exhiben una influencia negligible en las características de cavitación. Se observan tasas de desgaste reducidas en ángulos de bobina más pequeños (72 grados y 90 grados), siendo la menor erosión inducida por partículas la que ocurre a 90 grados. Existe una cierta correlación entre el tiempo de residencia de las partículas y el desgaste de la pared del núcleo de la válvula, lo que se ilustra en los tiempos de residencia más cortos que se correlacionan con una degradación acelerada del material. El ángulo óptimo de bobina de 90 grados mitiga simultáneamente los efectos del chorro excéntrico, la cavitación y el desgaste erosivo. Esta investigación proporciona nuevas perspectivas para el análisis predictivo de fallos y la optimización estructural de válvulas de control en sistemas de flujo multifásico a alta presión.