O que são vórtices e turbulência nos efeitos hidrodinâmicos da válvula borboleta

Os vórtices e turbulências gerados por válvulas borboleta durante a operação são dois fenômenos importantes na dinâmica dos fluidos. Eles afetam diretamente o desempenho da válvula, a eficiência energética e a estabilidade vibratória do sistema.

Vórtice

Causas:

Vórtice refere-se à estrutura de fluxo rotativo formada quando o fluido flui através da válvula borboleta. Este vórtice geralmente se forma em ambos os lados da placa borboleta, formando um ou mais vórtices. A formação de vórtice é afetada principalmente pelo campo de fluxo ao redor da válvula, especialmente quando a placa borboleta está fechada ou parcialmente fechada.

Fatores de influência:

Formato do disco: Diferentes formatos de discos causarão diferentes formas de vórtices. Normalmente, as bordas e a parte traseira da placa borboleta são áreas críticas para a formação de vórtices.

Velocidade de fluxo: Fluidos de alta velocidade têm maior probabilidade de formar vórtices, portanto a velocidade do fluxo é um fator chave na geração de vórtices.

Abertura da válvula borboleta: Quando a válvula está parcialmente fechada, geralmente é mais fácil a formação de vórtices. No estado fechado, a formação de vórtices pode ser mais significativa.

Impacto e problemas:

Perda de energia: As correntes parasitas podem causar perdas locais de energia, resultando em uma diminuição na eficiência do sistema.

Vibração: A presença de correntes parasitas pode causar vibrações no sistema, afetando negativamente a estrutura de válvulas e tubulações.

Turbulência

Causas:

Turbulência refere-se ao estado de fluxo caótico, rotativo e irregular que ocorre quando o fluido passa através de uma válvula borboleta. A turbulência geralmente ocorre quando a vazão é alta, a válvula está parcialmente fechada ou a superfície do disco apresenta estruturas geométricas irregulares.

Fatores de influência:

Velocidade de fluxo: Fluidos de alta velocidade têm maior probabilidade de formar turbulência. A turbulência geralmente ocorre dentro de uma certa faixa de números de Reynolds, que estão diretamente relacionados à velocidade do fluxo.

Formato do disco: A geometria irregular na superfície do disco pode contribuir para a ocorrência de turbulência.

Abertura da válvula: Uma válvula borboleta parcialmente fechada tem maior probabilidade de causar turbulência.

Impacto e problemas:

Aumento da resistência: A turbulência aumenta a resistência do sistema, fazendo com que a queda de pressão aumente e a eficiência do sistema diminua.

Ruído: A turbulência é frequentemente acompanhada de ruído, o que pode afetar negativamente o ambiente de trabalho.

Maneiras de reduzir redemoinhos e turbulências:

Otimize o design da placa borboleta:

O design da placa borboleta aerodinamicamente otimizado pode reduzir a interação entre a placa borboleta e o fluido e reduzir a ocorrência de vórtices.

Taxa de fluxo de controle:

A redução da taxa de fluxo do fluido pode reduzir a geração de redemoinhos e turbulência. Isto pode ser conseguido ajustando a abertura da válvula ou adicionando dispositivos de amortecimento apropriados ao sistema.

Tratamento de superfície lisa:

Manter a suavidade da superfície da placa borboleta e reduzir a presença de estruturas geométricas irregulares ajuda a reduzir a ocorrência de turbulência.

Otimize o design do sistema:

Ao otimizar o layout de tubos e válvulas e evitar caminhos de fluxo excessivamente curvos, você pode ajudar a reduzir os efeitos da turbulência.