تحليل عددي بهبود عملكرد شير كنترل گلوب با قطرهاي مختلف اوريفيس صفحه تريم ضد كاويتاسيون

Numerical study of globe control valve`s performance improvement with different diameters of anti-cavitation trim`s orifices

كاويتاسيون پديده ‌ايست كه در جريانات سيال و در زماني كه فشار محلي سيال كمتر از فشار بخار اشباع در دماي كاري باشد، اتفاق مي‌افتد. رشد و تركيدن حباب هاي كاويتاسيون باعث فرسايش سطح و جداشدن ذرات فلز مي‌شود. اين پديده سبب بروز مشكلاتي براي شيرهاي كارخانه مي‌شود، بصورتي كه با خرابي چند ماه يكبار آن‌ها هزينه بسياري صرف جايگزيني‌شان مي‌شود. به منظور كاهش هزينه‌هاي مربوط به كاويتاسيون، اخيرا تلاشهاي فراواني براي جلوگيري از وقوع اين پديده انجام شده‌ است. براي به تاخير انداختن كاويتاسيون و كاهش اثرات مخرب آن از چند سري صفحات استوانه‌اي سوراخ‌دار به نام تريم استفاده مي‌شود. اين صفحات باعث افت فشار چند مرحله‌اي در جريان شده و مانع از افت ناگهاني فشار محلي سيال، به پايين‌تر از فشار بخار سيال در دماي كاري مي‌شوند. در اين مطالعه با استفاده از تحليل عددي، شير كنترل گلوب در چهار قطر مختلف اوريفيس بررسي شده و تاثير تغيير قطر روي شدت، ناحيه و نقطه شروع كاويتاسيون مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهند كه نسبت به حالت بدون تريم، قرار دادن يك طبقه تريم شدت كاويتاسون را كاهش داده و شروع آن را به تاخير مي‌اندازد و نيز هرچه قطر سوراخ ها كم‌تر باشد تاخير در شروع كاويتاسيون بيش‌تر خواهد بود. اگر چه كم‌كردن قطر سوراخ‌ها سبب كاهش ضريب جريان مي‌شود اما شدت كاويتاسون نيز كم‌تر مي‌شود.

Cavitation is a phenomenon that occurs in fluid flows and when local pressure of the fluid is lower than the saturation vapor pressure at work temperature. The growth and collapse of the cavitation bubbles cause surface erosion and the separation of metal particles. This phenomenon causes problems for factory valves, which cause failures and it costs a lot of time and money to replace them. In order to reduce the cost of cavitation, recent efforts have been made to prevent this phenomenon. Several series of pierced cylindrical plates called Trimes are used to delay cavitation and reduce its destructive effects. These plates cause the multi-stage pressure drop in the flow and prevent the sudden drop in local pressure of the fluid to less than the vapor pressure of the fluid at working temperature. In this study, using numerical analysis, Globe control valve was investigated in four different diameters of Orifice and the effect of diameter variation on intensity, region and starting point of cavitation was studied. The results show that the reduction of the cavitacon intensity decreases and delays the unplanned position, and the less the diameter of the holes is, the more delay will be in the beginning of the cavitation. Although the diameter of the holes reduces the flow coefficient, the intensity of the cavitatus is also reduced.