流程阀门是一种广泛使用的流程调控装备，其调控功能主要依靠改变流道通流面积来实现。阀门内部随调控过程而变化的复杂流动特征是影响其安全性和可靠性的内在因素。本书针对单相和含固两相等工况，从基础理论、数值计算和实验研究等方面对流程阀门开展研究，建立了单相工况流程阀门调控过程流体动力学特性计算方法，获得了不同结构流程阀门的调控特性与内部流动特征；建立了流程阀门含固两相流体动力学特性及流致磨损计算方法，获得了阀内两相流动特征及内部流道的磨损特性，为流程阀门的设计以及可靠运行提供了理论和技术支撑。

本书可作为流程阀门教学人员和科研人员的参考书，对从事流程阀门产品设计和实际应用的工程技术人员也具有重要的借鉴和参考价值。

前言

Preface

流程阀门是流程输送的主要调控装备，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、轻工、农业、民用和国防各领域，在国民经济中占有重要的地位。流程阀门的调控功能主要依靠启闭件的升降、滑移、旋摆或回转运动改变流道面积大小来实现，其实质是调控阀门内部流体的流动规律。在阀门的节流作用下，阀门内部极易产生漩涡、回流、二次流等不稳定涡流状态，这些复杂流动状态的产生和发展是导致阀门运行失效的主要内在因素。同时，由于流程阀门使用环境的多样化，其内部流通的介质常常不是单一的流体，而是流体和固体的混合介质。阀门内部涡流与颗粒运动相互耦合，不仅会导致阀门内部流体动力学特性的复杂化，还将致使阀门内部流道表面出现不同程度的磨损，从而降低阀门的工作寿命，影响输送系统的安全性和可靠性。尽管国内外研究人员对流程阀门内部流体动力学的特性开展了一些研究，但是由于阀门种类以及使用环境的多样化，该方面的研究还需要进一步深入拓展，从而更好地为阀门的设计开发及应用控制服务。

本书以对我国经济建设和国家安全有重要现实意义的流程阀门为研究对象，针对单相及含固两相等实际工况，从基础理论、数值计算和实验研究等方面开展研究，建立了单相工况流程阀门调控过程流体动力学特性计算方法，获得了不同结构流程阀门的调控特性与内部流动特征；建立了流程阀门含固两相流体动力学特性及流致磨损计算方法，获得了阀内两相流动特征及内部流道的磨损特性，为流程阀门的设计以及可靠运行提供了理论和技术支撑。

在本书编写过程中，得到了浙江理工大学、浙江省机电设计研究院有限公司、五洲阀门股份有限公司以及浙江固特气动科技股份有限公司等高校和企业有关老师和科技人员的大力支持，在此一并表示衷心的感谢！

本书的出版得到了国家自然科学基金项目（No.51876193、No.51406184）和浙江省科技计划项目（No.2015 C31002）的资助。

对于书中存在的缺点和错误，敬请读者批评指正。

朱祖超 林哲

本书字符含义

Symbol List

1. 英文字母含义

2. 希腊字母含义

3. 角标含义

Chapter 1

第1章 绪论

1.1 概述

流程阀门是流体管道输送系统中用来控制流体介质流量以及流向的流体控制元件，如图1-1所示。它具有导流、节流、分流、溢流、截止或止回等功能，对整个系统工作的稳定性和可靠性有着很大的影响，被喻为管路的“咽喉”

[1-3]

。

图1-1　流程阀门在管道系统中的应用

流程阀门有着悠久的发展历史，其种类十分丰富，据不完全统计，目前国内有3000多个型号，40000多个规格的阀门产品。为了对流程阀门进行区分，国内和国际上通常采用即按原理、作用又按结构的分类方法将流程阀门分成12大类，即闸阀、球阀、蝶阀、截止阀、旋塞阀、隔膜阀、节流阀、减压阀、止回阀、安全阀、疏水阀以及其他阀门，如图1-2所示。这些流程阀门产品在国民经济各领域都有着广泛的使用。如用于航空发动机测试用风洞系统的双瓣蝶阀，用于西气东输管道系统的超大口径球阀，用于核电站核岛和常规岛系统的蝶阀和截止阀，用于气力输送系统的双闸板闸阀，用于船舰各系统的球阀和蝶阀，用于化工管路的截止阀和球阀，以及用于城市排水工程的球阀等。因此通过对流程阀门开展研究，实现阀门关键技术的突破，有利于促进我国的流程工业乃至整个国民经济的发展。