Bagaimana untuk mempertimbangkan dinamik bendalir dalam reka bentuk tuangan pengurang siku

Tuangan pengurang siku , sebagai komponen utama untuk menyambung dan menukar arah bendalir dalam sistem saluran paip, secara langsung mempengaruhi kecekapan, keselamatan dan kos operasi keseluruhan sistem. Reka bentuk profesional, terutamanya pada tahap dinamik bendalir, adalah asas untuk memastikan prestasi cemerlangnya. Ini bukan sahaja padanan saiz yang mudah, tetapi juga sains tentang kelakuan bendalir, penukaran tenaga dan pengoptimuman struktur.

Minimumkan kehilangan tekanan dan pelesapan tenaga
Dalam mana-mana sistem penghantaran cecair, penggunaan tenaga yang berkesan adalah penting. Salah satu matlamat reka bentuk tuangan pengurang siku adalah untuk meminimumkan kehilangan tekanan. Kehilangan tekanan terutamanya terdiri daripada dua bahagian: kerugian sepanjang jarak dan kerugian tempatan. Sebagai komponen rintangan tempatan yang tipikal, reka bentuk pengurang siku mesti mengambil berat tentang cara mengurangkan kehilangan tenaga semasa bendalir mengalir melaluinya.
Mengoptimumkan kelengkungan reka bentuk adalah keutamaan. Apabila bendalir mengalir dalam paip melengkung, daya emparan inersia akan terhasil, mengakibatkan pengagihan halaju aliran tidak sekata. Jejari lenturan yang terlalu kecil akan memburukkan lagi kesan dan pemisahan bendalir dari dinding paip, membentuk pusaran, dengan itu meningkatkan kehilangan tekanan secara mendadak. Reka bentuk yang ideal hendaklah jejari kelengkungan yang cukup besar dan licin supaya bendalir boleh berputar dengan lancar dan mengelakkan perubahan mendadak dalam arah aliran.
Peralihan yang lancar adalah satu lagi prinsip utama. Reka bentuk tiub pengurang siku menggabungkan dua fungsi: lenturan dan diameter berubah-ubah. Semasa peralihan daripada diameter besar kepada diameter kecil, adalah perlu untuk memastikan peralihan dinding dalam yang lancar untuk mengelakkan keratan rentas secara tiba-tiba. Keratan rentas secara tiba-tiba akan membentuk zon bertakung dan pusaran, yang bukan sahaja meningkatkan kehilangan tekanan tempatan, tetapi juga boleh menyebabkan peronggaan dan bunyi. Dengan menggunakan reka bentuk pengecutan tirus atau progresif, bendalir boleh dibimbing untuk memecut dengan lancar, meminimumkan kehilangan tenaga.

Menekan pergolakan dan arus pusar
Pergolakan ialah keadaan bendalir yang tidak stabil yang mengalir pada kelajuan tinggi, yang meningkatkan rintangan geseran dengan ketara dan boleh menyebabkan getaran dan bunyi. Reka bentuk pengurang siku harus berkesan menyekat penjanaan pergolakan dan arus pusar.
Di bahagian siku, kelengkungan yang tidak munasabah atau dinding dalam yang tidak rata boleh mendorong aliran sekunder dan aliran pemisahan. Aliran sekunder ialah aliran beredar bendalir dalam arah aliran utama pada keratan rentas, yang akan menggegarkan bendalir dan meningkatkan pelesapan tenaga. Aliran pemisahan bermakna bendalir tidak boleh muat rapat pada dinding tiub, membentuk kawasan refluks tempatan. Dengan mengoptimumkan bentuk dinding dalam siku, seperti menggunakan keratan rentas elips atau bukan bulatan, taburan halaju aliran boleh dikawal pada tahap tertentu dan keamatan aliran sekunder dapat dikurangkan.
Dalam bahagian diameter berubah-ubah, sudut kon yang munasabah adalah penting. Sudut kon yang terlalu besar akan menyebabkan pemisahan garis alir yang teruk di bahagian penguncupan, membentuk pusaran refluks. Pusaran refluks bukan sahaja menggunakan tenaga, tetapi juga boleh membentuk zon tekanan rendah tempatan pada dinding paip, menyebabkan peronggaan dan menyebabkan hakisan dan kerosakan pada bahan tuangan. Oleh itu, reka bentuk mesti mempertimbangkan secara menyeluruh jenis bendalir, kadar aliran dan tekanan, dan memilih sudut kon yang optimum untuk memastikan pecutan bendalir yang lancar dan mengelakkan pemisahan garis alir.

Mencegah peronggaan dan kakisan bahan
Peronggaan adalah masalah serius dalam dinamik bendalir, terutamanya di kawasan yang mempunyai halaju aliran tinggi dan tekanan rendah tempatan. Apabila tekanan bendalir lebih rendah daripada tekanan wap tepunya, gelembung wap akan terbentuk. Selepas gelembung ini mengalir ke zon tekanan tinggi dengan bendalir, ia akan runtuh serta-merta, mewujudkan gelombang kejutan yang kuat, menyebabkan hakisan mekanikal pada dinding paip.
Dalam reka bentuk tuangan pengurang siku, mengelakkan zon tekanan rendah tempatan adalah kunci untuk mencegah peronggaan. Ini memerlukan pereka bentuk untuk memastikan pengagihan tekanan keseluruhan pelari adalah stabil, terutamanya dalam bahagian penguncupan dan stereng pecutan bendalir. Dengan mengoptimumkan geometri dinding dalam, menghapuskan kawasan yang boleh menyebabkan peningkatan tidak normal dalam halaju aliran atau garis aliran tidak teratur, peronggaan boleh dicegah dengan berkesan. Di samping itu, ia juga penting untuk memilih bahan tuangan dengan rintangan peronggaan yang baik, seperti keluli tahan karat tertentu atau aloi kromium tinggi.

Optimumkan pencampuran dan pengasingan cecair
Dalam aplikasi khas tertentu, seperti sistem yang memerlukan pencampuran dua cecair atau pengasingan campuran pepejal-cecair, reka bentuk tiub pengurang siku memerlukan pertimbangan ciri-ciri pencampuran atau pemisahan cecair.
Sebagai contoh, dalam industri kimia, pengurang siku boleh digunakan untuk membimbing kedua-dua cecair untuk pencampuran awal. Dalam kes ini, pereka bentuk boleh menggunakan aliran sekunder untuk meningkatkan kesan pencampuran. Dengan memperkenalkan struktur panduan aliran khusus pada siku atau menukar bentuk dinding dalam, pergolakan bendalir boleh ditingkatkan dan sentuhan yang mencukupi antara komponen boleh digalakkan.
Dalam lombong atau sistem penghantar lumpur, haus tiub pengurang siku adalah masalah utama. Apabila zarah pepejal bergerak dalam bendalir, ia akan dibuang ke dinding luar akibat daya emparan inersia, menyebabkan haus tempatan yang teruk. Reka bentuk mesti direka bentuk dengan jejari kelengkungan besar yang licin, dan ketebalan dinding dinding luar atau penggunaan bahan tahan haus yang tinggi untuk memanjangkan hayat perkhidmatan komponen.

Pertimbangkan getaran bendalir dan bunyi
Apabila bendalir mengalir dalam saluran aliran tidak teratur, getaran dan bunyi boleh berlaku. Ini bukan sahaja menjejaskan kestabilan sistem, tetapi juga boleh menyebabkan keletihan struktur. Reka bentuk hidrodinamik tuangan pengurang siku mesti mempertimbangkan bagaimana getaran dan bunyi dikurangkan.
Permukaan dinding dalam yang licin ialah cara yang berkesan untuk mengurangkan geseran bendalir dan bunyi arus pusar. Selepas tuangan, pemesinan halus atau penggilap boleh meningkatkan kemasan dinding dalam dengan ketara. Di samping itu, mengoptimumkan reka bentuk pelari untuk mengelakkan perubahan mendadak boleh mengurangkan bunyi hentaman yang disebabkan oleh hentaman bendalir dan pemisahan. Melalui alat seperti analisis unsur terhingga, getaran struktur yang disebabkan oleh bendalir boleh diramalkan pada peringkat reka bentuk, dan ketegaran struktur tuangan boleh dilaraskan dengan sewajarnya atau reka bentuk menyerap getaran boleh diguna pakai.