蜡式温控阀控温机理及内部流动特性研究

发布时间：2017-04-26 01:16

  本文关键词：蜡式温控阀控温机理及内部流动特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：蜡式温控阀是一种可以调节流体流量和自动控制其出口流体温度的调节装置,依靠感温包内的感温蜡随温度变化所产生的膨胀力带动阀杆工作,从而调节进入温控阀的冷、热流体流量,进一步有效控制出口混合流体的温度。因其具有结构简单、控温性能好、操作简单、自动化程度高等优点,广泛应用于各种热力设备中,如供暖系统、淋浴系统,内燃机车的润滑油冷却系统及各种液压系统中。 针对洗澡水温度过高而烫伤的问题,人们研究并开发了温控阀,将温控阀应用于洗澡设备后,结果表明温控阀具有减少洗澡水烫伤的潜能。此外,将其用于太阳能热水器中也可解决其使用过程中冷热水难调,水温忽冷忽热的问题,实现对混合水温的调节。因此,温控阀的基本控温实验和内部流动特性研究对了解它的控温特性、掌握影响温控阀控温的主要因素、节约能源具有重要意义。本文为了评估洗澡设备中蜡式温控阀工作性能和安全性能,做了以下研究工作： 1.推导和分析了温控阀的控温数学模型,自行设计试验系统,进行温控阀导杆位移随感温包温度变化的实验；将温度调节手轮定位在38℃,在冷水入口温度不变的情况下,改变入口热水温度,测量出口的水温,进一步验证温控阀的控温性能。结果表明：导杆位移随感温包温度的变化呈S型曲线,其中感温蜡的理想工作温度为35℃-55℃,此区间为感温蜡的固液两相区,在此区间感温蜡的体积膨胀率最大。此外,温控阀混合出口的水温变化范围在±1.5℃之间,静态偏差小,线性度较好。 2.在建立温控阀物理模型的基础上,借助FLUENT软件,对不同入口速度条件、不同热水入口温度、不同冷热水入口比例下的温控阀内部流场的总压分布、总温度分布的变化趋势进行数值模拟,研究冷热水入口速度、温度及冷热水比例对温控阀内部流场的影响。结果表明：入口热水的温度及冷热水入口比例是影响温控阀控温的关键因素,而入口速度对温控阀控温的影响不大。
【关键词】：温控阀 感温包 控温机理 内部流动 数值模拟
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 国内外研究现状综述及存在的问题13-17
• 1.1.1 发展历史13-14
• 1.1.2 国外蜡式温控阀的研究现状14-15
• 1.1.3 国内蜡式温控阀的研究现状15-17
• 1.1.4 研究中所存在的问题17
• 1.2 课题研究的意义和目的17-18
• 1.3 本文的研究目标与内容18-20
• 第2章 温控阀的结构原理及研究方案20-27
• 2.1 概述20
• 2.2 蜡式温控阀的工作原理20-22
• 2.2.1 蜡式感温包的结构21-22
• 2.2.2 工作原理22
• 2.3 温控阀技术参数22-23
• 2.4 研究方案23
• 2.5 实验内容23-26
• 2.5.1 感温包内感温蜡的膨胀性能测试24-25
• 2.5.2 恒温阀的控温性能测试25-26
• 2.6 实验数据分析方法26-27
• 第3章 控温数学模型及实验结果分析27-36
• 3.1 温控阀工作中的数学模型27-32
• 3.1.1 温控阀出口温度的数学模型27-29
• 3.1.2 导杆位移与感温蜡体膨胀系数的关系29-32
• 3.2 实验结果及分析32-34
• 3.2.1 感温包内感温蜡的膨胀性能研究32-33
• 3.2.2 温控阀基本控温特性实验33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第4章 蜡式温控阀CFD分析基础36-45
• 4.1 CFD技术36-37
• 4.1.1 概述36
• 4.1.2 CFD计算方法36-37
• 4.1.3 工作流程及软件结构37
• 4.2 FLUENT软件简介37-38
• 4.3 温控阀流场的CFD分析过程38-41
• 4.3.1 流动控制方程38-40
• 4.3.2 温控阀计算模型40-41
• 4.4 流体条件41
• 4.5 网格划分41-44
• 4.5.1 网格类型41-42
• 4.5.2 网格单元的类型42-43
• 4.5.3 划分网格43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 蜡式温控阀内部流场特性研究45-64
• 5.1 数值计算方法及边界条件的确定45-47
• 5.1.1 数值计算方法45
• 5.1.2 计算收敛性的判据45
• 5.1.3 边界条件的设定45-47
• 5.2 蜡式温控阀不同入口速度下的流场数值模拟47-55
• 5.2.1 不同入口速度下内流场的总压对比分析47-50
• 5.2.2 不同入口速度下内流场的总温度对比分析50-53
• 5.2.3 不同入口速度条件下速度矢量图53-55
• 5.3 蜡式温控阀不同入口温度下的流场数值模拟55-60
• 5.3.1 不同入口温度下内流场的总压对比分析55-57
• 5.3.2 不同入口速度下内流场的总温度对比分析57-60
• 5.4 蜡式温控阀不同冷热水入口比例下的流场数值模拟60-63
• 5.4.1 不同冷热水入口比例下内流场的总压对比分析60-61
• 5.4.2 不同冷热水入口比例下内流场的总温对比分析61-63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录71

【参考文献】

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本文编号：327471