深冷处理传热模拟和低温阀门试验系统设计.pdfVIP

浙江大学硕士学位论文 第四章 阀门深冷处理及试验系统设计 势4.1引言 如第一章所述，由于金属材料在低温下物理和机械性能等发生明显变化，因此，低 温阀门部件在生产过程中需进行深冷处理，以改善材料在低温下的机械性能，提高尺寸 的稳定性，提高耐磨性和抗腐蚀性等。为了保证低温阀门的密封性以及冷态下的可操作 性，低温阀门产品应进行性能试验，包括检漏和操作性能试验。由于用于阀门零部件深 冷处理的装置为冷态性能试验系统装置的一部分，阀门试验装置主要包括:设备系统、 管路系统和测量系统。下文将主要介绍试验系统中主要部件的设计。 歼2.试验装置 夸4.11设备系统 阀门试验装置的主要设备包括低温试验槽、待测低温阀门、法兰端盖、安装底座、 液氮系统、气源和相关控制阀门等。阀门部件深冷处理所用到的设备主要包括低温试验 槽和液氮储罐。 试验槽的形状和尺寸设计所涉及的因素很多，具体设计第三节将做详细的介绍. 安全阀应该选择可调式的，因为在试验过程中，系统的压力是根据阀门的工作压力 分几次逐步增加的.因此，为了保证在试验增压过程中系统安全，根据每次增压后压力 不同，调节安全阀到适当的排放压力。由于阀门的试验压力比较高，减压阀使用高压减 压阀。 氦气瓶提供检漏所需要的高压氦气。由于气体增压比液体方便，。而且槽中储存是液 氮 必须使用沸点低于氮的工作气体，因此用氦气检漏。 别2..2管路系统 由于系统试验的时候压力比较高，可达01MPa，因此在选用管路的时候要注意承压 能力。在槽内有一段管道弯成盘管形式，目的是让氦气得到充分冷却达到试验要求，因 此选用管路的时候也要注意管的弯曲能力。下文通过校核计算确定几种可选方案。 由材料力学可知: 浙江大学硕士学位论文 2刀lb2，r_1 (今1) ，叮-一~一r 》 .0 . b ‘一口 ‘ rl .(气气、 (今2) 价J=u，ull— ，— 1 、n二 几j 其中PI为管内工作压力，b为管道的外半径，a为内半径，久为材料的屈服极限，口，为 材料的强度极限，屈服极限的安全系数气=1.5，强度极限的安全系数、=4，卜1为材 料的许用应力。 表-41为经过计算后可选的四种管道材料方案。 由于系统各部分在试验过程中压力不同，上游管路压力为阀门试验压力，而下游管 路压力一般为常压，因此整体系统的管道材料与尺寸选择可以有如下几种方案，如表们 所示。 表-41管道材料选用方案 方案 方案一 方案二 方案三 方案四 材料 铜 铜 铜 不锈钢 外径 (mm) 8 6 6 6 壁厚 (mm) 2 1 1.5 l 20℃时候的强度极限 (NPIa) 255 255 255 647 02℃时候的屈服极限 (N护a) 49 49 49 340 许用应力 (拟于a) 32.67 32.67 32.67 168一5 管内允许最大工作压力仁p门(Mpa) 12.25 9.075 1225 46一8 管内实际工作压力p:(N?a)