Новую конструкцию осевого клапана для трубопроводов, который меньше подвергается эрозии и повреждениям, разработали ученые Ярославского государственного технического университета (ЯГТУ) совместно с коллегами из Научно-производственного объединения "Регулятор", сообщает сайт РИА Новости. Исследователи рассчитали воздействие различных процессов на износ деталей клапана, применив оригинальные методы математического моделирования. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical and Petroleum Engineering.
Авторам исследования удалось разработать новую конструкцию осевого регулирующего клапана с поворотным запорным устройством: открытие или закрытие осуществляется вращательным движением вокруг оси своего внешнего затвора. Это позволяет снизить нагрузку на клапан и как можно дольше сохранить его в исправном состоянии.
По словам ученых, одна из проблем подобных устройств — кавитация. Это процесс образования пузырьков в жидкости при резких перепадах давления, который сопровождается вибрацией и шумом. Она вызывает эрозию, повреждает детали и приводит к разрушению конструкции клапана.
"Мы предложили и запатентовали решения по модернизации регулирующего клапана осевого типа и получили теоретико-экспериментальные подтверждения по снижению интенсивности кавитации уже на ранних стадиях ее проявления. Применение поворотного запорного устройства также способствует уменьшению нагрузки на привод, повышению гидравлического сопротивления на фазах закрытия клапана и его герметичности", — рассказал профессор кафедры "Технологические машины и оборудование" ЯГТУ Антон Лебедев.
По его словам, теоретической базой модернизации конструкции стало разработанное учеными математическое описание начальной стадии гидродинамической кавитации. Таким образом, выводы специалистов касаются данных о структуре системы пузырей в зависимости от основных режимных и конструктивных параметров устройства.
"Для выявления механизма поведения данной макросистемы мы использовали вероятностный подход на основе моделирования энергии стохастического движения кавитационного пузыря в фазовом объеме. О перспективах указанного подхода уже докладывали на международных научных конференциях по химической технологии в Чикаго и Ванкувере", — сообщила заведующая кафедрой "Теоретическая механика и сопротивление материалов" профессор ЯГТУ Анна Капранова.
Теоретические расчеты были сопоставлены с экспериментальными результатами, проанализированными с помощью метода цифровой обработки изображений, сообщили авторы исследования.
Новая разработка, по мнению экспертов, может быть использована при производстве трубопроводной арматуры для различных отраслей промышленности и нефтедобычи. Разработанные аналитические методы описания начальной стадии гидродинамической кавитации могут стать основой формирования новых специализированных программных продуктов. Кроме того, это позволит рассчитать конструктивные параметры нового клапана и эффективные диапазоны их изменения.
В дальнейшем специалисты планируют оценить интегральные характеристики изучаемого процесса, расширив спектр учитываемых факторов. Ученые отметили важность исследований в этой области для продвижения отечественной продукции в направлении импортозамещения трубопроводной арматуры.
