Ярославский государственный технический университет и НПО «Регулятор» представили новую конструкцию осевого клапана для трубопроводов, которая меньше подвергает эрозии и повреждениям.
Ученые рассчитали воздействие различных процессов на износ деталей данного изделия с помощью оригинальных методов математического моделирования. Так, им удалось разработать новую конструкцию осевого регулирующего клапана с поворотным запорным устройством: открытие или закрытие реализуется вращательным движением вокруг оси своего внешнего затвора. Это дает возможность снизить нагрузку на клапан и как можно дольше сохранить его в исправном состоянии.
Специалисты отмечают, что одной из проблем подобных устройств является кавитация. Это процесс образования пузырьков в жидкости при резких перепадах давления, который сопровождается вибрацией и шумом. Она вызывает эрозию, повреждает детали и приводит к разрушению конструкции клапана.
«Мы предложили и запатентовали решения по модернизации регулирующего клапана осевого типа и получили теоретико-экспериментальные подтверждения по снижению интенсивности кавитации уже на ранних стадиях ее проявления. Применение поворотного запорного устройства также способствует уменьшению нагрузки на привод, повышению гидравлического сопротивления на фазах закрытия клапана и его герметичности», – сообщил профессор кафедры «Технологические машины и оборудование» ЯГТУ Антон Лебедев.
По его словам, теоретической базой обновления конструкции стало разработанное учеными математическое описание начальной стадии гидродинамической кавитации. Таким образом, выводы специалистов касаются данных о структуре системы пузырей в зависимости от основных режимных и конструктивных параметров устройства.
«Для выявления механизма поведения данной макросистемы мы использовали вероятностный подход на основе моделирования энергии стохастического движения кавитационного пузыря в фазовом объеме. О перспективах указанного подхода уже докладывали на международных научных конференциях по химической технологии в Чикаго и Ванкувере», – пояснила заведующая кафедрой «Теоретическая механика и сопротивление материалов», профессор ЯГТУ Анна Капранова.
Теоретические расчеты были сопоставлены с экспериментальными результатами, проанализированными с помощью метода цифровой обработки изображений, сообщили авторы исследования.
Разработка может быть применена в ходе изготовлении трубопроводной арматуры для различных отраслей промышленности и нефтедобычи. Новые аналитические методы описания начальной стадии гидродинамической кавитации могут стать основой формирования новых специализированных программных продуктов. Также это поможет рассчитать конструктивные параметры нового клапана и эффективные диапазоны их изменения.
Эксперты собираются оценить интегральные характеристики изучаемого процесса, расширив спектр учитываемых факторов. Ученые отметили важность исследований в этой области для продвижения российских изделий в направлении импортозамещения трубопроводной арматуры.
По материалам «РИА Новости»
