CN102644814A - 一种大口径变径管接头及其制作方法 - Google Patents

一种大口径变径管接头及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大口径变径管接头及其制作方法，其特征在于：它包括一大端入口、一小端出口和焊接在所述大端入口与小端出口之间的一变径管段。所述变径管段由若干节锥度各异的短管依顺序首尾相接焊接而成，所述变径管段的边界呈近似流线形。本发明可以广泛用于各种真空流体传输管道中。

Description

一种大口径变径管接头及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种管道接头，特别是关于一种用于真空管道流体输送的大口径变径管接头及其制作方法。
背景技术
现代工业生产中的物料(包括原料、中间产物、产品和载体等)多数为流体，按工艺要求在各设备与机器之间输送流体物料，是实现工业生产的重要环节。为调节流量，改变流向以及实现流体的分流或合流，通常采用管道与阀门、弯头、三通、变径等管件组合实现。流体从输送机械取得机械能，用来补偿受料点和送料点间的能位差，并克服流体在管道内流动时的能量损失。能量损失主要包括沿程能量损失与局部能量损失，其中局部能量损失发生在管件边壁形状急剧变化，流体的流速分布急剧调整的局部区域内。在流体输送过程中，分流可以使管道中流体流量减小；从经济上考虑，应减小下一级管道的直径。上下级管道的连接要用到相应的变径管接头。对于直径＞1m的管道，变径管接头一般是由板材卷制焊接而成。对于真空管道，由于管道内的流体驱动压力差有限(小于1个大气压)；此时，由变径管接头产生的局部能量损失将不容忽视。在技术上采取措施，对每个变径管接头单独计算与设计，减低其局部能量损失。这对降低整个真空管道流体输送系统能量消耗，提高效率具有重要意义。
现有技术中的变径管接头主要有两种形式，一种为无锥度过渡变径管接头(如图1所示)，图中箭头方向为变径管接头内流体的流线，流体碰撞与涡流在无锥度过渡变径管接头内的能量损失区域10存在较大的局部能量损失。另一种为单锥度过渡变径管接头(如图2所示)，流体在单锥度过渡变径管接头内的进口管20与出口管30衔接处碰撞能量损失有所减小，但在锥度管40的腰部仍存在比较大的涡流能量损失区50。上述能量损失随着管道内流速、变径管接头的进口管20与出口管30尺寸比与过渡锥度管40的锥度增大而增加。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够降低局部能量损失和真空流体管道输送系统能量消耗的大口径变径管接头及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大口径变径管接头，其特征在于：它包括一大端入口、一小端出口和焊接在所述大端入口与小端出口之间的一变径管段；所述变径管段由若干节锥度各异的短管依顺序首尾相接焊接而成，所述变径管段的边界呈近似流线形。
所述短管的数量为3～5节，每节所述短管的进、出口直径和锥度，由作图法中逼近模拟流场边界流线的直线段的长度及该直线段相对于变径管段的中心线的位置确定。
上述一种大口径变径管接头的制作方法，包括以下步骤：1)根据大端入口和小端出口的尺寸、变径管段的长度、管道内流体的性质及流速等参数，按单锥度过渡，确定流场模拟区域，并对模拟区域进行单元网格剖分，应用计算流体力学相关理论，建立计算模型，采用计算软件模拟出该单锥度过渡变径管接头内的流场，确定变径管段的边界流线形状；2)根据步骤1)确定的边界流线的弯曲程度，采用做图法，用3～5段直线段逼近该流线，并根据各直线段长度及其相对于变径管段的中心线的位置，确定与直线段数量一致的短管，以及各短管的进、出口直径和锥度；3)将选配的各节不同锥度的短管按照排好的顺序依次焊接连成一个近似流线形变径管段；4)将变径管段大端与大端入口焊接成一体，再将变径管段小端与小端出口焊接成一体。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的装置由于采用多节不同锥度的短管，按一定顺序首尾焊接形成一与计算流场边界流线近似的流线形变径管接头，因此当流体通过本发明的变径管接头时，能最大程度地降低碰撞与涡流产生的局部能量损失。2、本发明的装置由于采用近似流线形变径管接头连接上、下两级管道，因此可以保证在较小能量损失的条件下，连接直径差别较大的上、下两级管道，从而节省管道用料，降低工程的建设成本。3、本发明的制作方法采用计算流体力学建立模型并模拟变径管段的流场，确定变径管段边界流线的形状，再通过作图法用3～5段直线段逼近该流线，并根据直线段数量、长度及其相对于该变径管段中心线的位置，确定短管的数量和进、出口直径及锥度，因此本发明的制作方法简单易行。本发明可以广泛应用于各种真空流体输送管道工程中。
附图说明
图1是现有技术变径接头的结构示意图
图2是现有技术变径接头的另一结构示意图
图3是本发明结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图3所示，本发明包括一大端入口1、一小端出口2和焊接在大端入口1与小端出口2之间的一变径管段3。本发明的变径管段3由若干节不同锥度的短管4依顺序首尾相接焊接而成，变径管段3的边界呈近似流线形。
本发明上述大口径变径管接头的制作方法，包括以下步骤：
1)根据大端入口1和小端出口2的尺寸、变径管段3的长度、管道内流体的性质及流速等参数，按单锥度过渡，确定流场模拟区域，并对模拟区域进行单元网格剖分，应用计算流体力学相关理论，建立计算模型，采用计算软件模拟出该单锥度过渡变径管接头内的流场，确定该变径管段流场的边界流线形状。
2)根据步骤1)确定的边界流线的弯曲程度，采用做图法，用3～5段直线段逼近该流线，并根据各直线段的长度及其相对于变径管段3的中心线的位置，确定与直线段数量一致的短管4，以及各短管4的进、出口直径和锥度；
3)将选配的各节不同锥度的短管4按照排好的顺序依次焊接形成一个近似流线形变径管段3；
4)将变径管段3的大端与大端入口1焊接成一体，再将变径管段3的小端与小端出口2焊接成一体即完成本发明的变径管接头制作。
由上述本发明的制作方法可以看出，本发明变径管段3中设置的短管4的数量为3～5节，每一节短管4的进、出口直径和锥度，由作图法中逼近模拟流场边界流线的直线段的长度及该直线段相对于变径管段3的中心线的位置确定。
本发明使用时，只需将大端入口1与上级管道连接，小端出口2与下级管道连接，即完成本发明大口径变径管接头与管道的连接。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种大口径变径管接头，其特征在于：它包括一大端入口、一小端出口和焊接在所述大端入口与小端出口之间的一变径管段；所述变径管段由若干节锥度各异的短管依顺序首尾相接焊接而成，所述变径管段的边界呈近似流线形。
2.如权利要求1所述的一种大口径变径管接头，其特征在于：所述短管的数量为3～5节，每节所述短管的进、出口直径和锥度，由作图法中逼近模拟流场边界流线的直线段的长度及该直线段相对于变径管段的中心线的位置确定。
3.如权利要求1或2所述的一种大口径变径管接头的制作方法，包括以下步骤：
1)根据大端入口和小端出口的尺寸、变径管段的长度、管道内流体的性质及流速等参数，按单锥度过渡，确定流场模拟区域，并对模拟区域进行单元网格剖分，应用计算流体力学相关理论，建立计算模型，采用计算软件模拟出该单锥度过渡变径管接头内的流场，确定变径管段的边界流线形状；
2)根据步骤1)确定的边界流线的弯曲程度，采用做图法，用3～5段直线段逼近该流线，并根据各直线段长度及其相对于变径管段的中心线的位置，确定与直线段数量一致的短管，以及各短管的进、出口直径和锥度；
3)将选配的各节不同锥度的短管按照排好的顺序依次焊接连成一个近似流线形变径管段；
4)将变径管段大端与大端入口焊接成一体，再将变径管段小端与小端出口焊接成一体。
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