一、气动薄膜调节阀的闪蒸和气蚀:
气蚀是一种水力流动现象,气蚀的直接原因是管道流体因阻力的突变产生了闪蒸及空化。当流体流经调节阀节流口时,流速突然急剧增加,根据流体能量守恒定律,流速增加静压力便骤然下降,出口压力达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压时,部分液体就汽化为气体,形成蒸汽与气体混合的小汽泡,气液两相共存的现象,此既为闪蒸的形成。如果下游压力恢复到高于液体的饱和蒸汽压力,汽泡在高压的作用下,迅速凝结而破裂,汽泡破裂的瞬间形成一个冲击力,此冲击力冲撞在阀芯、阀座和阀体上,使其表面产生塑性变形,形成一个个粗糙的蜂窝渣孔,此种现象即是空化,这便是气蚀形成的过程。因此气蚀现象将导致严重的噪音、振动、材质的破坏等。
二、解决气动薄膜调节阀的闪蒸和气蚀的选型:
(1)选用压力恢复系数小的阀门
在工艺条件允许的情况下尽量选用压力恢复系数小的阀门,如球阀、蝶阀等。如果工艺条件必须使调节阀的压差△P>△PT(产生空化的临界压差),可以将两个调节阀串联起来使用,这样每个调节阀的压差△P都小于△PT,空化便不会产生。如果阀的压差△P小于2.5MPa,一般不会产生气蚀,即使有气蚀的产生也不会对材料造成严重的损坏。
(2)选用角形调节阀
由于角形阀中的介质直接流向阀体内部下游管道的中心,而不是直接冲击体壁,所以可大大减少冲击阀体体壁的饱和气泡数量,从而减弱了闪蒸破坏力。
三、气动薄膜调节阀材料的抗气蚀性能:
从气蚀的直接结果看,造成损伤是因为材料硬度不足以抵抗气泡破裂而释放的冲击力,所以从这个角度我们可以考虑采用高硬度材料,一般常用的方法是在不锈钢基体上进行堆焊或喷焊司太莱合金,在流体气蚀冲刷处形成硬化表面。当硬化表面出现损伤后,可以进行二次堆焊或喷焊,这样便能增加设备的使用寿命,同时也减少了企业的维修费用。
四、气动薄膜调节阀的结构:
既然空化是因为压力的突变所引起,而系统要求的压降又不能降低,可以采用将一次大的压力突变分解为若干次的多级阀芯结构,这种结构的阀芯可以把总压差分成几个小压差,逐级降压,使每一级都不超过临界压差。或设计成特殊结构的阀芯、阀座,如迷宫式阀芯、叠片式阀芯等,都可以使高速流体在通过阀芯、阀座时每一点的压力都高于在该温度下的饱和蒸汽压,或使液体本身相互冲撞,在通道间导致高度紊流,使液体的动能由于相互摩擦而变为热能,可减少气泡的形成。
五、气蚀系数
不同结构形式的阀门有其不同的气蚀系数,计算公式如下:
式中:H1——阀后(出口)压力m;
H2——大气压与其温度相对应的饱和蒸气压力之差m;
△P——阀门前后的压差m。
各种阀门由于构造不同,因此允许的气蚀系数δ也不同,如计算的气蚀系数大于容许气蚀系数,则说明可用,不会发生气蚀。如蝶阀容许气蚀系数为2.5,则:
当δ>2.5,则不会发生气蚀。
当2.5>δ>1.5时,会发生轻微气蚀。
当δ<1.5时,产生振动。
当δ<0.5的情况继续使用时,则会损伤阀门和下游配管,阀门的基本特性曲线和操作特性曲线,对阀门在什么时候发生气蚀是看不出来的,更指不出来在那个点上达到操作极限。通过上述计算则一目了然。从上述计算中,不难看出产生气蚀和阀后压强H1有极大关系,加大H1显然会使情况改变,改善方法:
1.把阀门安装在管道较低点。
2.在阀门后管道上装孔板增加阻力。
3.阀门出口开放,直接蓄水池,使气泡炸裂的空间增大,气蚀减小。
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