分流式熱量表結構原理的模擬研究.pdf

1、隨著我國集中供熱的推行和不斷完善，供熱收費的分戶計量方式也將越來越被普及應用，基本上每個供熱用戶都需要安裝有自己的熱量表。這也使得國內對熱量表的需求潛力很大，尤其是測量精度高、成本低廉的熱量表更具有廣闊的市場?？傮w來說，我國現(xiàn)在所研發(fā)制造的熱量表質量要落后于國外生產的熱量表，熱量表的使用性能尚待改進和提高，主要是提高熱量表的測量精度和其普遍的適用性、可靠性。同時由于國內供熱系統(tǒng)的水質較差，也會造成對測量儀表的損傷。本文針對一種新型的分流

2、式熱量表結構模型，運用相關的理論知識，通過數(shù)學建模，利用 ANSYS、fluent的仿真分析軟件，分析了這種分流式熱量表的分流結構基表內的流體流動特性，并對溫差感應元件進行了相關的結構分析優(yōu)化，具體研究內容及結果如下：
　?。?）針對這種分流式熱量表的分流式基表內部流場，采用了RNG k-ε的流體湍流模型，通過建立偏心流道不同偏心角模型和偏心流道不同開度大小的數(shù)學模型。經(jīng)過數(shù)值模擬結果的分析比較，可以看出，對于多組不同的偏心流道偏

3、心角模型，得到的偏心流道開度與葉輪轉速的對應變化曲線均為近似的線性曲線，符合該熱量表分流結構的設計工作原理，驗證了該分流式熱量表分流結構設計原理的可行性。同時，對偏心流道的設計結構進行了模擬分析優(yōu)化，最后將偏心流道偏心角設計優(yōu)化為39°。
　　（2）通過對基表內部流場的仿真模擬結果分析還得出，當偏心流道的開度很小時，流場的轉速幾乎為零，此時與偏心流道結構的偏心角大小無關，故而得出偏心流道的開度調節(jié)范圍存在有失效區(qū)域。通過進一步分析

4、，確定該分流式熱量表的偏心流道調節(jié)開度變化的有效量程（以偏心流道開口圓弧所對圓心角大小表示）為：4°-18°。
　　（3）研究了分流式熱量表的熱變形結構性能參數(shù)。通過理論分析，針對可能影響溫差感應元件熱變形性能的四個因素（包括金屬螺旋橫截面形狀的熱變形結構穩(wěn)定性、金屬螺旋受熱面積、金屬螺旋螺紋升角和供熱熱水溫度），對溫差感應元件（金屬螺旋熱變形結構）進行一系列的熱-結構耦合模擬和仿真實驗，并得到了有效的結果。通過對不同金屬材料的熱

5、膨脹變形性能研究，推薦選取金屬鉑作為熱變形材料。金屬螺旋桿件的優(yōu)化結構設計為：外螺紋橫截面為正三角形，上部螺旋桿螺紋升角為5°，下部螺旋桿螺紋升角為2°。
　?。?）通過進一步分析比較熱變形模擬結果數(shù)據(jù)，得出：當熱量表流道入口、回水口溫差每增大10℃，熱變形螺旋桿件受力扭曲轉動約1°角。通過齒輪變速機構進行變速調節(jié)，帶動旋轉套筒轉動，進而調節(jié)偏心流道開度大小，改變葉輪轉速，對由于進、回水溫差所引起的熱量值偏差進行修正。