超低溫球閥熱固耦合分析及密封材料性能研究.pdf

1、隨著我國石油化工、低溫工程和液化天然氣（LNG）產業(yè)的快速發(fā)展，對于低溫閥門，尤其是工作溫度在-150℃以下的超低溫閥門的需求量越來越大，并且國內對于超低溫閥門設計生產的要求也越來越高。超低溫閥門的閥桿和填料在工作中極易發(fā)生凍結，從而影響閥門的開啟、關閉、密封性能以及使用壽命，因此，通常要求保證填料函底部的溫度達到0℃以上。在設計時，一般會采用長頸閥蓋加裝滴水盤的結構，對于填料密封及其他關鍵部位的密封圈則多使用多重密封的結構，同時密封材

2、料的選取也優(yōu)先考慮低溫性能優(yōu)秀的高分子材料。
　　本文針對超低溫閥門的特殊使用要求，首先結合LNG超低溫球閥的低溫試驗結果，對超低溫球閥進行溫度場有限元分析，得到閥桿溫度、滴水盤根部溫度與閥體內腔溫度的關系曲線；并比對試驗數據進行驗證分析，得出將滴水盤安裝在較低位置時填料函底部的溫度更高的結論。
　　以LNG超低溫球閥的實際使用工況作為參考，建立簡化的閥體上部模型，采用熱結構耦合分析的方法，分析低溫及結構應力共同作用時模型所

3、承受的應力，以及由應力引發(fā)的變形和位移。再分別對只施加結構應力和只施加溫差應力的情況進行模擬，通過對兩種情況所產生的應力及變形結果的對比分析，發(fā)現溫差應力對超低溫球閥的影響大于結構應力，且耦合時兩種應力會發(fā)生相互抵消；軸向應力變形較大，周向變形相對于閥蓋和閥桿間隙來說較小，并據此給出了一些結構設計的優(yōu)化建議。
　　密封材料的選取關系到閥門使用的可靠性，因此，對所選用的新型高分子材料—聚三氟氯乙烯（PCTFE）進行低溫性能的試驗研究