Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,Nili ahmadabadi Mehdi,Peiman Mosaddegh
محمود فرزین (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد مشاور) پیمان مصدق (استاد راهنما)
 
STUDENT
Navid Taherkhani
نوید طاهرخانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Design and Manufacture of a Unidirectional High Temperature - Pressure Valve for Non-Newtonian Polymeric Materials
Valves are common parts in all industries dependent on the fluid. Its duty is cutting or making flow, speed or pressure or flow direction control or is a combination of the above. Non-Newtonian fluids, especially polymer fluid has more complex viscosity model. The viscosity of this fluid is not constant not only change with temperature but also change with shear rate inside a duct. In this thesis is tried to pass a non-Newtonian fluid of molten polymer through a combination check valve. Important parameters that are considered in the design of this type of valve include: size, low pressure drop, no parts at zero speed and low speed fluid, uniform pressure distribution, proper viscosity model, uniform temperature distribution. Using equations of rheology, valve size was calculated.The valve size and shape was optimized by simulation results. Appropriate Drawing was desighned for valve. Valve body material selected from steels standard 1.6582. To prevent from rust hard chrome-plated was used. Final testing of valve with PVC polymer was carried out at 200 °C At first path 1 tested. Material easily passed this path. Then heating elements became off and polymer melt inside the valve solidified. Again Extruder machin turned on and temperature reached 200 °C. At this stage, the material easily passed from the first path. This test was repeated for the second path. Appropriate test results were satisfactory. ressure drop was lower in comparison with simple check valve and it had a good agreement with the results of mathematical calculations. Diameter of 12 mm after optimization had lowest areas of low or zero velocity. All paths had uniform pressure distribution. In all points of the model viscosity was simulated correctlly and Viscosity and shear rates distribution was reasonable. By use of suitable thermal elements, temperature inside the valve was Uniforms. Various standards were used to determine characteristics of the combine valve. Tests to determine the valve flow coefficien Cv(valve coefficient is valve flow capacity according to US gallons of water per minute at 60°F that passed inside the valve when the pressure drop across the valve is 1 PSI) by water and seat leakage test with air compared with simulation results. Seat leakage in the range of ISO 5208 standard was acceptable. The results are satisfactory. Keywords: Combine Valve, Non-Newtonian fluid, pressure drop, simulation by Ansys CFX.
شیرها از جمله قطعات پرکاربرد در کلیه صنایع وابسته به سیالات هستند. وظیفه این قطعات قطع یا ایجاد جریان، کنترل سرعت، فشار، جهت سیال و یا ترکیبی از موارد فوق ذکر می باشد. سیالات غیر نیوتنی مخصوصا سیالات پلیمری مدل ویسکوزیته پیچیده تری دارند. ویسکوزیته این سیالات ثابت نبوده و علاوه بر اینکه با تغییرات دما، دچار تغییر می شود، با تغییرات سرعت برشی سیال درون مجاری نیز تغییر خواهد یافت. در این پایان نامه سعی بر آن شده تا یک سیال غیر نیوتنی از نوع مذاب پلیمری از درون یک شیر ترکیبی یکطرفه عبور داده شود. پارامترهای مهمی که باید در طراحی این نوع شیر مد نظر قرار گیرد عبارتند از : سایز مناسب، افت فشار کم، عدم وجود نواحی سرعت صفر و سرعت کم سیال، توزیع فشار یکنواخت، مدل ویسکوزیته مناسب، توزیع دمای یکنواخت. به کمک معادلات علم رئولوژی سایز شیر محاسبه گردید. از نتایج شبیه سازی برای بهینه کردن سایز استفاده گردید. طرح مناسبی برای شیر طراحی شد واز جنس فولاد با استاندارد 1.6582 استفاده گردید. جهت جلوگیری از زنگ زدگی از روکش کروم سخت استفاده شد. تست نهایی شیر با پلیمر PVC و در دمای 200 درجه سانتی گراد انجام شد. ابتدا مسیر اول مورد تست قرار گرفت و مواد به آسانی از این مسیر عبور کردند. سپس المانهای حرارتی خاموش شد تا مواد داخل شیر جامد گردد. مجددا دستگاه روشن و دما به 200 درجه سانتی گراد رسید در این مرحله نیز مواد به آسانی از مسیر اول عبور کردند. این تست برای مسیر دوم نیز تکرار گردید. نتایج تست مناسب و رضایت بخش بود. افت فشار شیر در مقایسه با شیرهای یکطرفه ساده کمتر بود و همخوانی مناسبی با نتایج محاسبات ریاضی داشت. قطر 12 میلی متر پس از بهینه سازی کمترین نواحی سرعت سیال صفر و پایین را داشت. در کل مسیر قطعه توزیع فشار کاملا یکنواخت بود. در تمامی نقاط مدل ویسکوزیته به درستی شبیه سازی شده بود و نمودارهای توزیع ویسکوزیته و سرعت برشی منطقی بودند. به کمک المانهای حرارتی مناسب دمای داخل شیر یکنواخت بود. جهت تعیین مشخصات فرعی شیر از استانداردهای مرتبط با این نوع شیرها تستهایی انتخاب و به انجام رسید. تست تعیین عدد جریان شیر Cv (ضریب جریان C V بیان کننده ظرفیت دبی یک شیر بر اساس گالون آمریکایی بر دقیقه آب در دمای 60 درجه فارنهایت است که درون شیر جریان یافته و افت فشار آن برابر یک پوند بر اینچ مربع است) به کمک سیال آب و تست میزان نشتی نشیمنگاه با سیال هوا پس از انجام با نتایج شبیه سازی مقایسه گردید. عدد Cv عدد بسیار مناسبی بوده و نشتی نشیمنگاه در محدوده قابل قبول استاندارد ISO 580 قرار داشت. کلمات کلیدی : شیرهای ترکیبی، سیال غیر نیوتنی، مذاب پلیمر، افت فشار، شبیه سازی باAnsys CFX

ارتقاء امنیت وب با وف بومی