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經(jīng)驗文獻 / _儀表知識

如何了解及計算磁浮球液位計的壓降的案例研究

發(fā)布時間：2019-05-06  發(fā)布作者：

    了解液位計如何在一系列操作條件下運行對于表征其整體性能至關重要。已經(jīng)開發(fā)出行業(yè)標準，例如Cv，以標準化閥性能的評估方式。Cv是測量液位計上給定壓力差的流速的相對值。Cv越大，液位計在確定的壓降下可以通過的流量越多。Cv允許設計工程師快速比較不同型號或品牌的液位計，并找到較適合其應用的設備。
什么是磁浮球液位計？
    磁浮球液位計通過球形塞的垂直線性運動來調節(jié)流量。每個磁浮球液位計由主體，閥桿，塞子（即“球形”）和閥蓋組成。它主要用于調節(jié)腐蝕性或高粘度的流體。由于其固有的形狀，如果液位計完全關閉，大部分流體將在排放側排出，這較大限度地減少了腐蝕或堵塞的可能性。
案例研究：通過磁浮球液位計預測壓降
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    用于案例模擬的幾何圖形取自GrabCAD作為標準磁浮球液位計，在模型中從左到右流動，如下圖所示。CFD模擬回答了兩個問題：給定壓降的較終流量是多少？這對于插頭位置有何變化？此外，可以監(jiān)控插頭上的流體力以評估結構性能。
    使用給定的CAD模型，尚未定義流體域。對于下一步，必須根據(jù)當前幾何圖形提取流量。這可以在SimScale平臺中自動完成。
    產生的主體是液位計幾何形狀的負面，如下所示。在準備模擬時，增加了入口和出口管道延伸部分，以允許足夠的入口長度以實現(xiàn)完全發(fā)展的流動。
什么是模擬的較終目標？
    模擬的目的是計算流量系數(shù)。作為行業(yè)標準，它描述了針對給定壓降的孔口，液位計或其他組件的流速。該等式使用每分鐘加侖的流量單位和每平方英寸的壓力。比重值通常設定為1，即水的比重。標準模擬設置包括在液位計上定義1 psi壓降，然后運行CFD模擬以評估流速。
閥模擬設置
    在入口處定義1PSI壓力邊界條件，并且在出口處定義0壓力邊界條件。進行模擬以計算6個不同插塞位置的流速：1,2,4,6,8和10mm。所有六個模擬都在32核機器上同時運行，與傳統(tǒng)的臺式機CFD軟件相比，這可以快速增加周轉時間。
    使用十六進制主導自動網(wǎng)格，將一般細度設置設置為適度。為了提高結果的準確性，還添加了特征細化，表面細化，區(qū)域細化和墻壁層以進一步增強網(wǎng)格。
    CFD：磁浮球液位計的不可壓縮分析
    然后將幾何體上傳到SimScale平臺，并選擇不可壓縮的流動模擬 - 當流體速度遠小于馬赫數(shù)時使用。使用SST k-omega湍流模型，并且分析以穩(wěn)態(tài)運行。水被分配給單個CAD主體。使用32個計算核心運行模擬1000秒（或迭代）。
分析結果
    正如所料，較高速度在插頭壁和座椅之間。
    一個不直觀的發(fā)現(xiàn)是插頭左側的速度射流。它不是平行于插頭/外殼壁噴出，而是垂直向上射出。這與插頭的右側形成對比，插頭的右側具有更可預測的速度射流。這可以通過切面來顯示，該切面顯示穿過橫截面的速度大小。
    磁浮球液位計的位置與力曲線非常不可預測，很難判斷較大力可能出現(xiàn)在何處。如上圖所示，磁浮球液位計塞在較大力的情況下打開了2 mm。

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