Was sind Wirbel und Turbulenzen bei hydrodynamischen Effekten von Absperrklappen?

Die dadurch erzeugten Wirbel und Turbulenzen Absperrklappen während des Betriebs sind zwei wichtige Phänomene in der Fluiddynamik. Sie wirken sich direkt auf die Leistung des Ventils, die Energieeffizienz und Schwingungsstabilität des Systems aus.

Wirbel

Ursachen:

Unter Wirbel versteht man die rotierende Strömungsstruktur, die entsteht, wenn die Flüssigkeit durch die Absperrklappe fließt. Dieser Wirbel bildet sich normalerweise auf beiden Seiten der Schmetterlingsplatte und bildet einen oder mehrere Wirbel. Die Bildung von Wirbeln wird hauptsächlich durch das Strömungsfeld um die Klappe beeinflusst, insbesondere wenn die Drosselklappe geschlossen oder teilweise geschlossen ist.

Beeinflussende Faktoren:

Scheibenform: Unterschiedliche Scheibenformen führen zu unterschiedlichen Wirbelformen. Typischerweise sind die Kanten und die Rückseite der Butterfly-Platte kritische Bereiche für die Wirbelbildung.

Strömungsgeschwindigkeit: Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit bilden eher Wirbel, daher ist die Strömungsgeschwindigkeit ein Schlüsselfaktor bei der Entstehung von Wirbeln.

Öffnen der Absperrklappe: Wenn die Klappe teilweise geschlossen ist, ist es normalerweise einfacher, dass sich Wirbel bilden. Im geschlossenen Zustand kann die Bildung von Wirbeln stärker ausgeprägt sein.

Auswirkungen und Probleme:

Energieverlust: Wirbelströme können lokale Energieverluste verursachen, was zu einer Verringerung der Systemeffizienz führt.

Vibration: Das Vorhandensein von Wirbelströmen kann Vibrationen im System verursachen und sich negativ auf die Struktur von Ventilen und Rohren auswirken.

Turbulenz

Ursachen:

Unter Turbulenz versteht man den chaotischen, rotierenden und unregelmäßigen Strömungszustand, der auftritt, wenn Flüssigkeit durch eine Absperrklappe strömt. Turbulenzen treten normalerweise auf, wenn die Durchflussrate hoch ist, das Ventil teilweise geschlossen ist oder die Scheibenoberfläche unregelmäßige geometrische Strukturen aufweist.

Beeinflussende Faktoren:

Strömungsgeschwindigkeit: Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit neigen eher zur Bildung von Turbulenzen. Turbulenzen treten normalerweise innerhalb eines bestimmten Bereichs der Reynolds-Zahlen auf, die in direktem Zusammenhang mit der Strömungsgeschwindigkeit stehen.

Scheibenform: Eine unregelmäßige Geometrie auf der Oberfläche der Scheibe kann zum Auftreten von Turbulenzen beitragen.

Ventilöffnung: Eine teilweise geschlossene Absperrklappe verursacht eher Turbulenzen.

Auswirkungen und Probleme:

Erhöhter Widerstand: Turbulenzen erhöhen den Widerstand des Systems, wodurch der Druckabfall zunimmt und die Systemeffizienz abnimmt.

Lärm: Turbulenzen gehen häufig mit Lärm einher, der sich negativ auf die Arbeitsumgebung auswirken kann.

Möglichkeiten zur Reduzierung von Wirbeln und Turbulenzen:

Optimieren Sie das Butterfly-Plattendesign:

Das aerodynamisch optimierte Butterfly-Plate-Design kann die Wechselwirkung zwischen Butterfly-Platte und Flüssigkeit reduzieren und das Auftreten von Wirbeln reduzieren.

Kontrolldurchfluss:

Durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit kann die Entstehung von Wirbeln und Turbulenzen verringert werden. Dies kann erreicht werden, indem die Öffnung des Ventils angepasst oder dem System entsprechende Puffervorrichtungen hinzugefügt werden.

Glatte Oberflächenbehandlung:

Die Beibehaltung der Glätte der Oberfläche der Butterfly-Platte und die Reduzierung des Vorhandenseins unregelmäßiger geometrischer Strukturen tragen dazu bei, das Auftreten von Turbulenzen zu reduzieren.

Systemdesign optimieren:

Indem Sie die Anordnung von Rohren und Ventilen optimieren und übermäßig gekrümmte Strömungswege vermeiden, können Sie dazu beitragen, die Auswirkungen von Turbulenzen zu reduzieren.