Làm thế nào để xác định bán kính uốn thích hợp khi thiết kế đúc giảm khuỷu tay

Trong thiết kế các hệ thống đường ống, Đúc giảm khuỷu tay là các đầu nối quan trọng để hiện thực hóa chuyển đổi đường kính ống và quay đường ống. Thiết kế hợp lý của bán kính uốn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cơ học chất lỏng, sức mạnh cơ học và tuổi thọ dịch vụ của đường ống. Do đó, việc xác định chính xác bán kính uốn của khuỷu tay là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của toàn bộ hệ thống đường ống.

Định nghĩa và chức năng của bán kính uốn
Bán kính uốn đề cập đến bán kính cung của phần uốn bên trong của khuỷu tay, thường được biểu thị bằng bội số của đường kính ống. Nó không chỉ xác định trạng thái dòng chảy của chất lỏng ở khuỷu tay, mà còn ảnh hưởng đến sự phân phối căng thẳng và độ khó sản xuất. Bán kính uốn càng nhỏ, ống quay càng nhanh, điện trở chất lỏng càng mạnh và xoáy cục bộ; Ngược lại, khi bán kính uốn lớn hơn, dòng chảy mượt mà hơn và mất áp suất nhỏ hơn.

Các nguyên tắc cơ bản để xác định bán kính uốn
Yêu cầu quy trình của hệ thống đường ống
Thiết kế của các hệ thống đường ống thường bị giới hạn bởi không gian cài đặt và dòng xử lý. Bán kính uốn của các vật đúc giảm khuỷu tay nên tính đến cả giới hạn không gian và yêu cầu vận chuyển chất lỏng. Trong các không gian nhỏ gọn, khuỷu tay có bán kính uốn nhỏ hơn có thể được sử dụng, nhưng tổn thất dòng chảy và hiệu ứng ứng suất cần được đánh giá.
Cân nhắc động lực học chất lỏng
Khi chất lỏng đi qua khuỷu tay, lực quán tính sẽ được tạo ra, dẫn đến phân bố vận tốc không đồng đều, xoáy và mất áp lực. Bán kính uốn hợp lý có thể làm giảm khả năng chống dòng chảy, tránh nhiễu loạn cục bộ và nhiễu chất lỏng. Người ta thường khuyến nghị rằng bán kính uốn không nên ít hơn 1,5 lần đường kính danh nghĩa của đường ống để đảm bảo sự đi qua của chất lỏng.
Sức mạnh cơ học và phân phối căng thẳng
Khuỷu tay là diện tích nồng độ ứng suất của đường ống. Bán kính uốn quá nhỏ sẽ dẫn đến đỉnh căng thẳng cục bộ và tăng nguy cơ vỡ mệt mỏi. Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) có thể được sử dụng để mô phỏng trường ứng suất và tối ưu hóa bán kính uốn để đảm bảo rằng việc đúc có đủ sức mạnh và độ bền dưới áp suất làm việc.
Giới hạn quá trình sản xuất
Quá trình đúc có một số hạn chế nhất định về hình học của khuỷu tay. Bán kính uốn lớn hơn rất dễ lấp đầy khuôn cát và dòng kim loại, giảm các khuyết tật đúc; Bán kính uốn nhỏ hơn có thể gây ra các khiếm khuyết như đóng cửa và lỗ chân lông lạnh, ảnh hưởng đến chất lượng đúc. Do đó, tính khả thi của quá trình phải được tính đến trong quá trình thiết kế.
Tiêu chuẩn bán kính uốn chung và phạm vi ứng dụng
Các tiêu chuẩn bán kính uốn thường được sử dụng trong ngành chủ yếu là:
Khuỷu tay bán kính ngắn (SR, Bán kính uốn bằng đường kính ống)
Áp dụng cho các trường hợp có không gian hạn chế, nhưng khả năng chịu chất lỏng lớn, và nhiễu loạn và tiếng ồn rất dễ tạo ra.
Khuỷu tay bán kính dài (LR, Bán kính uốn là 1,5 lần hoặc 2 lần đường kính ống)
Dòng chất lỏng mượt mà hơn, mất áp lực là nhỏ và sự phân bố ứng suất là đồng đều. Đây là lựa chọn đầu tiên cho hầu hết các đường ống công nghiệp.
Khuỷu tay bán kính đặc biệt
Được thiết kế cho các yêu cầu quy trình cụ thể, bán kính uốn có thể được điều chỉnh linh hoạt theo tốc độ dòng chảy, áp suất và đường kính ống.

Quá trình xác định bán kính uốn cong
Xóa các thông số đường ống
Bao gồm đường kính ống, áp suất danh nghĩa, phương tiện truyền tải và tốc độ dòng chảy, nhiệt độ, v.v.
Tính toán và mô phỏng chất lỏng
Sử dụng phần mềm cơ học chất lỏng để mô phỏng các sơ đồ bán kính uốn khác nhau và phân tích tổn thất áp suất, phân phối tốc độ dòng chảy và cường độ nhiễu loạn.
Phân tích căng thẳng cấu trúc
Mô phỏng phân phối ứng suất thông qua phương pháp phần tử hữu hạn để đảm bảo rằng sức mạnh của các vật đúc dưới bán kính uốn được chọn đáp ứng các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn.
Đánh giá quá trình
Kết hợp với các đặc điểm của quá trình đúc, đánh giá độ khó sản xuất và chi phí của các sơ đồ bán kính khác nhau.
Lựa chọn tối ưu hóa toàn diện
Cân nhắc sự đánh đổi giữa hiệu suất, sản xuất và chi phí để xác định bán kính uốn tối ưu.