Determination of Flow Characteristics in Technological Processes with Controlled Pressure

Abstract

Оценка экологичности и экономичности работы предохранительного клапана требует информации о расходе вещества через клапан при его срабатывании. Целью данной работы являлось определение величины расхода сбрасываемого вещества и массовой скорости поступления вещества в предохранительный клапан при его срабатывании. Для описания процессов, протекающих в клапане, предложена математическая модель, включающая систему дифференциальных уравнений, описывающих физические законы сохранения во внутреннем объёме клапана и дифференциальные уравнения, связывающие величину расхода газа через клапан с давлением и величиной перемещения запорного диска. Для решения газодинамических уравнений применялся модифицированный метод С.К. Годунова. Установлено, что определение расходной и силовой характеристик клапана требует предварительного построения математической модели функционирования предохранительного клапана. На основании чего предложена методика определения величины расхода сбрасываемого вещества и массовой скорости поступления вещества в предохранительный клапан при его срабатывании. Получены расходные характеристики рассматриваемых клапанов и динамика перемещения запорного диска клапана, а также зависимость изменения давления от времени открытия клапана. Сопоставление расчётных значений с имеющимися экспериментальными данными даёт хорошее совпадение (не более 5,6 % для расхода газа, менее 10 % для перемещения клапана и изменения прихода газа во времени при среднеквадратичных отклонениях функции расходных характеристик 0,6 %) результатов, подтверждает корректность сформулированной математической модели, используемых численных схем и алгоритмов, предложенной методики и возможность восстановления прихода газа по кривой давление – время.