用多孔板改善流动设计的5种方法

多孔板在控制流体流动中的使用已广泛使用。 在许多情况下,它们是我们最喜欢的流量控制设备之一。 看看这5种穿孔板可以改善流程设计的方法。

#1: 扩散器(又名风管膨胀)

扩散器有各种形状和尺寸。 当需要下游设备性能时,扩散器最常用于降低流体的速度。 工业和发电设备,例如热交换器,静电除尘器,喷雾干燥吸收器和选择性催化还原(SCR)系统通常以这种方式依赖于扩散器。 扩散器任其自己使用,将导致流分离和差的流进入下游设备的分布,从而影响性能。 多孔板是一种流量分配装置,可以安装在扩散器中以改善这种情况并根据需要提供流量均匀性。

以下动画是从 计算流体动力学(CFD) 模拟结果表明,在不对称扩压器中流动均匀性得到了改善,例如在热回收蒸汽发生器的上游,利用两个多孔板。 这里显示的几何形状取自Noui-Mehidi等人的实验研究。 [1]。

#2:  Flow Conditioning

 
带孔板流动调节的CFD
 

当流入的流量尽可能均匀时,许多液压仪表(例如流量计和孔板)表现最佳。 从这个意义上说,不幸的事实是,管道转向会导致旋流效应,这是W.R. Dean在1958年首次发现的[2]。 产生的成对涡流通常称为迪安涡流。 长期以来,多孔板已被用作能够消除这种涡流条件的流量调节器。 已显示以这种方式使用穿孔板可将所需的上游流量直径减小75%以上[3],同时提高精度。

以下是CFD仿真结果的动画,演示了通过在弯曲管中的两个90度转弯下游安装多孔板来消除涡流。 

#3: 气流平衡

 
HVAC 差价合约 和穿孔板
 

在许多行业中的许多情况下,需要在连接到公用气室的多个路径之间平均分配流量。 通常,这些流动路径对流体流动的阻力差异很大,这自然会导致路径之间的流量不平衡。 我们喜欢说,流程是懒惰的,并且倾向于最简单的路线。 通过使用穿孔板将电阻添加到最低电阻路径,可以抵消这种差异。 此功能类似于百叶窗提供的功能,但没有活动部件,并且对局部流量均匀性没有负面影响。 在许多类型的HVAC系统中都发现了一个众所周知的示例,在该系统中,公共进气室可为分布在整个建筑物中的多个排气孔供气。 

另一个简单的例子是发动机空气歧管。 以下动画演示了带有和不带有穿孔板的设计通过六个发动机歧管出口的质量流的差异。

#4: 吸气的分布式阻力

 
使用穿孔板的电子CFD
 

在许多情况下,人们希望使用大范围下游的风扇或泵在大面积上均匀地将流体吸入系统。 一个例子是普通的计算机或服务器机壳,在其中应均匀地吸入进气口的整个正面,以确保机壳内的电子组件得到适当的冷却。 我们最近完成了对Rackspace高性能产品的研究 开放计算 / OpenPOWER 服务器设计 镜筒G2,其中对多孔盖板的影响进行建模对于进行准确的散热预测尤为重要。 以下动画演示了一个这样的结果,其中流线颜色表示流经机架服务器的流体包裹的温度变化。 

 
 

#5: 湍流产生

差价合约 模拟,湍流和多孔板

多孔板的最鲜为人知的功能之一是它们均匀地增强湍流的能力。 在许多示例中,湍流的这种增加将改善系统性能,其中一些是 燃烧系统 和传热装置。 请继续关注多孔板湍流产生能力的CFD模拟示例。

参考文献

[1] W. J. S. I. G. C. Noui-Mehidi M.N.,“非对称广角扩散器下游的速度分布”,实验热与流体科学,第649-657页,2005年。

[2] D. W.R.,“弯曲通道中的流体运动”,英国皇家学会学报,A卷,第1期。 121号787,第402-404页,1928年。

[3]西南研究所,“超声波流量计安装效果的回顾”,国际管道研究理事会,2015年。