Безопасность и эффективность регулирующих клапанов являются основными требованиями, которые предъявляются к инженерным приемам при проектировании оборудования специального назначения [1-3]. Учет многих факторов, влияющих на движение транспортируемой жидкости в проточной части регулирующего клапана, как правило, зависит от режима течения среды [4]. Появление кавитационных эффектов в данном трубопроводном оборудовании относится к негативным факторам, связанным с эрозией внутренних поверхностей клапана и агрессивным фоновым шумом, выходящим за рамки санитарных норм его эксплуатации.
Описание процесса образования кавитационных пузырьков в проточной части клапана может послужить теоретической основой для его проектирования [5]. В то же время следует отметить, что в последнее время преобладают модели с численными результатами, требующие трудоемких операций валидации, однако разработка методов получения аналитических зависимостей для основных показателей исследуемого кавитационного процесса остается одним из приоритетных направлений моделирования, удобным как для анализа результатов и предсказание поведения кавитационной пузырьковой системы. Основными этапами первых стадий эволюции гидродинамической кавитации являются следующие [4]: образование полостей при критической скорости потока жидкости в условиях резкого падения давления; формирование сферической формы этих полостей при внешнем давлении жидкости; заполнение образовавшихся сфер с его паром; газ просачивается в пузырь. В этом случае наблюдается не только движение пузырька в общем потоке жидкости, но и смещение парогазовой системы внутри кавитационной полости, которые являются случайными.
Исследователи в этой области особенно заинтересованы в разработке стохастических методов моделирования кавитационных эффектов, несмотря на существующий детерминированный подход. Для решения поставленных задач предлагается использовать энергетический метод в рамках равновесного представления состояний энергетически замкнутой макросистемы.
Стохастическое моделирование процесса образования кавитационных пузырьков на платформе киберфизической системы предлагается применить к случаю течения жидкой среды в осевом клапане с неподвижной частью затвора в виде цилиндрического сепаратора и с подвижной глухой оболочкой.
В качестве основной характеристики, отражающей динамику парогазовой системы внутри кавитационного пузырька, выбрана случайная составляющая момента импульса образовавшейся сферической полости Mran по аналогии с описанием капли жидкости в ударных процессах. Пусть ag и as - объемные доли газа и пара для внутренней области пузырька; rg и rs - плотности их веществ; I - осевой момент инерции сферической полости с минимальным значением радиуса rmin.
В качестве примера выполнен расчет искомой величины Mran для случая течения жидкостной среды в осевом клапане с неподвижной частью затвора в форме цилиндрического сепаратора и с подвижной глухой обечайкой (рис. 1).
На основе стохастической модели образования кавитационных пузырьков в проточной части осевого клапана, построенной на основе энергетического метода в рамках равновесного представления состояний энергетически замкнутой макросистемы в формализме Орнштейна–Уленбека, получены аналитические результаты описания поведения кавитационных пузырьков в проточной части осевого клапана. получены парогазовые системы макросистемы кавитационных пузырьков. В частности, проведен анализ зависимости случайной составляющей импульса кавитационного пузырька от коэффициента пропускной способности клапана и номинального диаметра его проточного сечения при различных соотношениях содержания газа и пара внутри образовавшихся пузырьков.
При этом было выявлено, что реализация процесса дросселирования потоков жидкости в регулирующем клапане в случае конструктивного решения узла «сепаратор–внешняя запорная оболочка» [5] позволяет снизить значения случайной составляющей момента импульса кавитации пузырь с увеличением коэффициента пропускной способности клапана на различных стадиях открытия сепаратора.
Список литературы
- А.В.Сёма, А.П.Бондаренко. Производство насосы строительных насос материалов resource с использованием безопасно эффекта эффекта кавитации насос для building активации здании цементных которые вяжущих отопление веществ. -Системные every технологии. -2021.-№38.-С.102-109
- Арзуманов Е.С. Гидравлические регулирующие органы систем автоматического управления. – М.: Машиностроение, 2015. – 256 с.
- Благов Е.Е. Дроссельные и регулирующие клапаны тепловых электростанций и атомных электростанций // Дроссельно регулирующая арматура ТЭС и АЭС. – М.: Энергоатомиздат, 2020. – 288 с.
- Ионайтис Р.Р., Чеков М.Е. Интенсификация дросселирования проточной части регуляторов расхода среды // Атомная энергия. – 2019. – Т. 112, вып. 5. – С. 263–269.
- Кнепп Р., Дейли, Дж., Хеммит, Ф. Кавитация. – М.: Мир, 2015. – 668 с.
