شیرهای صنعتی مناسب سیالات با ویسکوزیته بالا

شیر صنعتی سیالات ویسکوزیته بالا

بیش از ۱۰ نکته را که در انتخاب شیر صنعتی سیالات ویسکوزیته بالا را باید در نظر بگیرید را در این مقاله بررسی کردیم. اگر در فرآیندهای خود از سیال هایی با ویسکوزیته بالا استفاده می کنید پس در انتخاب انواع ابزار دقیق از جمله شیر صنعتی با چالش همراه هستید به همین دلیل ما در این مقاله به شما کمک می کنیم تا شیر صنعتی سیالات ویسکوزیته بالا را به درستی انتخاب کنید. اهمیت ولوها برای جابجایی سیالات با ویسکوزیته بالا را نمی توان نادیده گرفت. این شیرهای صنعتی که در ساختار پیچیده مواد غلیظ و متراکم حرکت می کنند، بخشی ضروری هستند و جریان یکپارچه سیالات را با انسجام بالا تنظیم می کنند.

برای مدیریت حمل و نقل روغن های سنگین، موادی با ویسکوزیته قابل توجه، این شیرها نقش اساسی در حفظ دقت، قابلیت اطمینان و کارایی در فرآیندهای صنعتی دارند. در این مقاله به چالش‌ های استفاده از شیرهایی با سیال چسبناک (ویسکوز) و نحوه انتخاب شیر مناسب از جمله شیر توپی برای این کار می‌ پردازیم.

به دلیل ماهیت غلیظ و چسبنده سیال، شیرهایی که سیال های چسبناک را مدیریت می کنند با موانع زیادی روبرو هستند.

افزایش مقاومت اصطکاکی: سیالات چسبناک ذاتا دارای مقاومت بالاتری در برابر جریان هستند و این نکته را ضروری می سازند که شیرها نیروهای فعالسازی بیشتری را اعمال کنند. این افزایش مقاومت در برابر اصطکاک می تواند منجر به فرسایش و شکاف اجزای شیر شود که روی عملکرد و دوام آن تأثیر می گذارد.

خطر کاویتاسیون: بسته شدن سریع شیرها می تواند اختلاف فشار ایجاد کرده که منجر به ایجاد حفره در سیال های چسبناک می شود. کاویتاسیون، حباب های بخار ایجاد می کند و باعث فرسایش و آسیب به سطوح شیر صنعتی می شود. در نهایت می تواند عملکرد را در طول زمان به خطر بیندازد.

رسوب و تجمع: سیالات چسبناک اغلب، مواد جامد معلق را حمل می کنند که منجر به رسوب و تجمع در شیر می شود. این تجمع می تواند مسیر جریان را مسدود کرده، مانع عملکرد صحیح شیر شود و برای جلوگیری از تخریب عملکرد، نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر داشته باشد.

حساسیت به دما: ویسکوزیته سیالات می تواند به طور قابل توجهی با تغییرات دما تغییر کند. شیرهایی که سیالات با ویسکوزیته بالا را مدیریت می کنند باید با نوسانات دما که می تواند روی ویژگی های جریان تأثیر بگذارد، مقابله کند. علاوه بر این برای حفظ کنترل دقیق نیاز به توجه سنجیده ای در مرحله طراحی دارد.

کنترل جریان پیچیده: کنترل دقیق و مدولاسیون نرخ جریان با سیال های چسبناک، بسیار چالش برانگیز است. خواص ذاتی پیچیده چنین سیالاتی به طراحی و متریال مخصوص شیر برای تضمین کنترل دقیق و یکپارچه جریان، نیاز دارد.

سازگاری مواد: سیالات چسبناک ممکن است خواص خورندگی یا فرسایشی داشته باشند که می تواند متریال شیر را در طول زمان تخریب کند. اطمینان از سازگاری بین متریال شیر و ویژگی های خاص سیال های کنترل شده برای جلوگیری از تخریب و حفظ قابلیت اطمینان طولانی مدت، بسیار مهم است.

مصرف انرژی: مقاومت بالاتری که در سیالات ویسکوز مشاهده می شود اغلب مصرف انرژی شیر را افزایش می دهد. این تقاضای انرژی بالا می‌ تواند روی هزینه‌ های عملیاتی و کارایی نیز تأثیر بگذارد. در نتیجه نیازمند بررسی دقیق روش های طراحی با انرژی بهینه است.

حساسیت برشی: برخی از سیالات چسبناک ممکن است به نیروهای برش (تنشی است که در نتیجه نیروهای بکار رفته در قسمتهای مجاور بدنه بوجود می آید) حساس باشند که می تواند خواص آنها را تغییر دهد. شیرهای صنعتی باید به گونه ای طراحی شوند که فشار برش روی سیال را به حداقل برسانند تا خصوصیات مورد نظر خود را حفظ کنند و از تغییرات نامطلوب در سیال های کنترل شده جلوگیری کنند.

افت فشار بالا (ناشی از مقاومتی که سیال غلیظ هنگام عبور از مسیرهای باریک و محدودیت‌ های داخل شیر با آن مواجه می‌شود) در سراسر شیر می‌ تواند باعث اتلاف انرژی و کاهش بازدهی سیستم شود.

برای پرداختن به این چالش‌ ها نیاز به شناخت جامعی از ویژگی‌ های خاص سیالات چسبناک و اجرای طرح‌ های مناسب شیر و روش های نگهداری به منظور عملکرد و طول عمر بهینه، دارد.

چگونه یک شیر مناسب برای سرویس سیال ویسکوز انتخاب کنیم؟

پارامترهای تصحیح Cv، Kv و ویسکوزیته (Fv) به انتخاب اندازه و نوع مناسب شیر برای سیال هایی با ویسکوزیته بالا کمک می کند.

• ضریب جریان (Cv یا Kv) یک شیر، کارایی آن را در تسهیل جریان سیال تعیین می کند و تحت تأثیر اندازه و نوع شیر قرار می گیرد.
• در افت فشار برای جریان سیال نیمه متلاطم یا آرام، ویسکوزیته سیال بسیار مهم است. افت فشار به طور متفاوتی تحت تأثیر ویسکوزیته سیال در وضعیت جریان آرام و متلاطم قرار می‌ گیرد.
• ویسکوزیته بالاتر باعث کاهش فشار بیشتر در جریان آرام می شود، در حالی که ویسکوزیته تأثیر کمتری در جریان متلاطم دارد.
• ترکیب غیر یکنواخت در جریان متلاطم، تأثیر ویسکوزیته را کاهش می دهد و باعث می شود افت فشار کمتر به ویسکوزیته وابسته باشد و بیشتر تحت تأثیر پارامترهای دیگر مانند عدد رینولدز قرار بگیرد.
• برای اندازه مناسب شیر، از فاکتورهای ترمیم ویسکوزیته (روشی برای تغییر Cv برای در نظر گرفتن ضخامت سیال) استفاده می شود.

یکی از روش‌ های تعیین ضریب جریان در سیالات چسبناک، افزایش اندازه اوریفیس است. با این حال، ممکن است منجر به هزینه‌ های اضافی، افزایش احتباس ذرات و افت سرعت شود (هرچه دیافراگم بزرگ‌ تر باشد، ذرات بیشتری در سیال وجود دارد). بهترین روش، انتخاب نوع و اندازه شیر مناسب برای دستیابی به جریان کافی و به حداقل رساندن پیامدهای دیگر مانند کاهش فشار است.

شیرهای مناسب سیالات با ویسکوزیته بالا

هنگام انتخاب یک شیر برای سیال های بسیار چسبناک، پارامترهای متعددی باید در نظر گرفته شود.

سطح آلاینده ها:

قبل از انتخاب نوع شیر، ابتدا باید مقدار آلاینده ها را در سیال ارزیابی کرد. برای سیالات چسبناک آلوده، شیر محدود کننده جریان مناسب است. سلسله مراتب پذیرش شیرها بر اساس میزان آلاینده ها در سیال به شرح زیر است:

زیاد: شیر محدود کننده جریان یک انتخاب عالی برای سیالات ویسکوز آلوده است. شیرهای محدود کننده جریان برای مدیریت فرسایش تولید شده توسط سیالات بسیار آلوده، توسعه یافته اند. این شیرها سرعت جریان سیالات را در خطوط لوله به ویژه در صنعت نفت و گاز تنظیم می کنند و در برابر فشارها و دماهای بالا مقاوم هستند.

متوسط: شیرهای دیافراگمی برای سیالاتی که دارای میزان متوسط آلودگی هستند، مناسب می باشند. از این شیرها برای دریچه گاز و کنترل جریان سیال استفاده می شود. همچنین خاموشی بیشتری نسبت به شیرهای دروازه ای ایجاد می کنند و اغلب در کاربردهایی که جریان باید تنظیم شود در حالی که نشتی به حداقل برسد، استفاده می شود.

پایین:
شیرهای توپی: به دلیل ضریب جریان مناسب و افت فشار پایین، شیرهای توپی برای مدیریت سیالات ویسکوز در عملیات صنعتی و نفت و گاز، مطلوب هستند. سراسر عمر خود دارای مسیرهای جریان یکنواخت و کیفیت آب بندی قابل اعتمادی هستند.
شیر دیافراگمی دارای ضریب جریان قوی است اما در رتبه پایین تر از شیرهای توپی قرار دارد. این شیرها معمولا در کاربردهایی با سیال با درجه خلوص بالا استفاده می شوند زیرا آلودگی و جمع آوری ذرات در اطراف بدنه شیر را محدود می کنند. آنها بسته شدن سریع، فعال سازی دقیق و تمیزی را فراهم می کنند.
شیر پروانه ای: شیرهای پروانه ای اغلب در لوله هایی با قطر بزرگ استفاده می شوند و برای سیالاتی با آلایندگی کم، مناسب هستند. این شیرها جریان سیال را از طریق بخشی از خط لوله کنترل می کنند و ساختار ساده ای دارند که آنها را مقرون به صرفه می کند.

ضریب بازیابی فشار و جهش

هنگامی که سیالات با ویسکوزیته بالا در یک شیر حرکت می کنند، مقاومت جریان بالاتر و افت فشار زیادی دارند. ضریب بازیابی فشار، امکان بازیابی فشار را هنگامی که سیال از شیر عبور می کند، ارزیابی می کند.

یک ضریب بازیابی فشار بالا نشان می دهد که فشار به طور قابل توجهی بهبود پیدا می کند که ممکن است منجر به کاویتاسیون و صعود جهشی در صورت افت فشار به زیر فشار بخار سیال، شود. ضریب بازیابی فشار یک شیر می تواند تحت تأثیر طراحی و سبک آن باشد.

به عنوان مثال، گلوب ولوها، ضریب بازیابی بالاتری نسبت به شیرهای دروازه ای یا توپی دارند. این ویژگی به این دلیل است که گلوب ولوها دارای افت فشار بیشتر و کانال های جریان متلاطم تری هستند.

شیرهای پروانه ای در نقاط انقباض محدود بین بدنه شیر و دیسک، دچار افت فشار می شوند که در نتیجه بازیابی فشار کمتری را به همراه دارد و آنها را برای انتقال سیالات چسبناک با محدودیت فشار بخار کمتر، نامناسب می کند.

پارامتر دقت در جریان به عنوان مثال شیر پروانه ای به تنظیم دقیق نرخ جریان، فشار یا جهت سیال برای برآورده کردن نیازها یا استانداردهای خاص اشاره دارد.

در نهایت، بررسی چالش‌ های مدیریت سیال های چسبناک، از مقاومت اصطکاکی بالا گرفته تا حساسیت دما، نشان می‌ دهد که داشتن رویکردی مناسب برای تضمین عملکرد بهینه و دوام، ضرورت دارد.

تصمیم اساسی در انتخاب شیر مناسب برای سیال با ویسکوزیته بالا شامل ملاحظات کلیدی مانند ضرایب جریان، ضرایب اصلاح ویسکوزیته و افت فشار می باشد که نیاز به اندازه و انتخاب دقیق برای تضمین کارایی عملیاتی دارد. ارزیابی دقیق شیر بر اساس سطوح آلاینده، همراه با عواملی مانند بازیابی فشار و ریسک جهش و کاویتاسیون، مراحلی را به فرآیند تصمیم‌ گیری اضافه می‌ کند.