在氣蝕和閃蒸場(chǎng)合下調(diào)節(jié)閥選用的研究

作者：馬玉氣蝕是一種兩階段的現(xiàn)象，第一階段是在液體中形成空腔（氣泡）；第二階段是這些空腔擠壓破裂而恢復(fù)成為全部的液體狀態(tài)。有些有關(guān)氣蝕的定義僅僅限于空腔的形成，但是從調(diào)節(jié)閥的觀點(diǎn)來看，這似乎是不實(shí)際的定義。由于，氣蝕的最大影響和大多數(shù)的氣蝕現(xiàn)象都是與空腔的破裂有直接的關(guān)系，而不是空腔的形成。而閃蒸則是在氣蝕的第一階段形成的氣泡（空腔）始終持續(xù)到普通發(fā)生破裂的下游，這個(gè)過程稱為閃蒸。下面通過討論孔板的工作狀況來闡明這一問題（能夠把孔板模擬為一種有一定開度的調(diào)節(jié)閥）11的液體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，流速忽然急劇增加，而靜壓力驟然下降，當(dāng)P2存的現(xiàn)象，在液體中產(chǎn)生空腔，這就是氣蝕的第一種階段。從離開縮流孔的下游開始，液體磨擦引發(fā)流體減速，其成果使流體截面和壓力都增加，這種速度與壓力頭之間的能量反向轉(zhuǎn)換稱之為壓力恢復(fù)。由于在縮流處減少到蒸氣壓所形成的氣泡在壓力增加的下游不可能存在，就會(huì)擠壓破裂而恢復(fù)形成液體狀態(tài)。至此，氣蝕過程完畢。如果下游配管系統(tǒng)的壓力正好相稱于或不大于入口的蒸汽壓，繼續(xù)流入下游流體的蒸汽比例會(huì)不停增加，流體速度持續(xù)增加其成果將產(chǎn)生閃蒸而不是氣蝕[1]。那么在調(diào)節(jié)閥中發(fā)憤怒蝕和閃蒸的條件是什么入口和??閥門??氣蝕損害點(diǎn)是發(fā)生在非?？拷鼩馀萜屏训牡胤健Ｔ醒芯空甙l(fā)現(xiàn)，在氣泡破裂時(shí)壓力高達(dá)689MPa。一種理論認(rèn)為，從每個(gè)氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊波會(huì)向四周發(fā)射，當(dāng)這些沖擊波發(fā)生于鄰近的固體邊界層時(shí)，就產(chǎn)生一種高度擠壓和持續(xù)不停的小撞擊，任何一種擬定的表面增量都會(huì)受到重復(fù)沖擊趨向于疲勞，直至達(dá)成疲勞極限，使細(xì)小金屬層脫落。氣泡在離開固體表面有足夠距離的地方破裂，能夠認(rèn)為不會(huì)產(chǎn)生物理?yè)p壞，由于，它們的能量被流動(dòng)的流體吸取了。因此，在實(shí)際使用中，經(jīng)常??現(xiàn)閥內(nèi)件遭嚴(yán)重?fù)p害的現(xiàn)象，也就局限性為奇了。氣蝕損害含有煤渣似的粗糙外形的獨(dú)特特點(diǎn)，這種損壞與大多數(shù)其它類型的流動(dòng)損壞有明顯的區(qū)別[2]。閃蒸的影響重要是物理?yè)p壞，與氣蝕的煤渣似粗糙外形相比，它有一種非常光滑的外形，這種外形經(jīng)常比得上細(xì)的噴砂表面，這種損壞過程也非常類似噴砂過程。就蒸液體而言，蒸汽體積經(jīng)常是不不大于液體體積，以至于使液滴趨向于達(dá)成蒸汽的速度。液滴沖擊表面猶如固體顆粒沖擊表面同樣，即使材料的損壞脫落程度不同，但還是足以使材料損壞脫落。CV雜起來。過去在設(shè)計(jì)時(shí)考慮這種影響后采用的辦法：①按不產(chǎn)生閃蒸狀況計(jì)算之后，再按CV值表選用大一檔的閥體部件；②根據(jù)液體閃蒸的比例，分別計(jì)算氣體和液體兩相的CV值后再相加；③慮，卻無視了閥體部件構(gòu)造中由于壓力恢復(fù)所引發(fā)的阻塞問題，這樣計(jì)算??來的CV值偏差較大，影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量。新的理論認(rèn)為：流經(jīng)閥體部件的流量和壓差之間的關(guān)系如圖2所示。成了阻塞流。從圖2中看??，其關(guān)系曲線分成兩部分：在開始階段qv正比于（ΔP）1/2動(dòng)，超??臨界值后，就會(huì)??PVc=PV時(shí)，閥內(nèi)開始??PC 式中FL為壓力恢復(fù)系數(shù)；ΔPr為產(chǎn)生阻塞流時(shí)閥上的壓差，kPa；PV為液體的飽和蒸汽壓力，kPa；FF為臨界壓力比。產(chǎn)生阻塞流時(shí)，介質(zhì)不同，其偏離PV的程度也不同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)F值與飽和蒸汽壓力PV和臨界壓力PC的比值有關(guān)，其關(guān)系曲線如圖3所示。FF值能夠根據(jù)多種介質(zhì)的臨界壓力（1） 1PC氬氯氟氫水氨12運(yùn)用上式能夠鑒定閥內(nèi)與否產(chǎn)生阻塞流，與否??現(xiàn)閃蒸或氣蝕現(xiàn)象。如果ΔP>ΔPT時(shí)，則產(chǎn)生阻塞流；如果當(dāng)P22>PV時(shí)，則??現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。閥體部件一旦??現(xiàn)閃蒸或氣蝕，必然處在阻塞流工作狀態(tài)。因此，要用臨界壓差ΔP1計(jì)算CV值，計(jì)算公式為： qv為液體狀態(tài)下的體積流量；ρ例1：已知水流量qv=100m3，ρ=0.97g/cm3，t1=80℃，P1=11.7×102kPa，P2=5×102kPa，PV=0.47×102kPa，PC=221×102kPa試選擇閥體部件并計(jì)算CV值。FT=0.96-0.28（PV/PC）1/2=0.95，因此，ΔPT=F2L（P1-FTPV）=3.66×102kPa.由于，CV=10qv[ρ/F2L（p1-避免氣蝕的根本辦法是不讓閥體部件的使用壓差不不大于最大允許壓差。最大允許壓差用ΔPT表達(dá) 式中P1為閥前壓力（kPa）；KC為氣蝕系數(shù)，KC值因介質(zhì)種類、閥芯形狀、閥體構(gòu)造和流向而不同，口徑越大，KC越小，普通狀況下，KC=0.25~0.65。為了不使閥體部件在氣蝕條件下工作，必須使ΔP<ΔPT，如果因工藝條件的限制必須使ΔP都不大于ΔPT，這樣就能夠避免氣蝕。必須指??ΔP<2.5MPa時(shí)，即使產(chǎn)憤怒蝕現(xiàn)象，對(duì)材質(zhì)的破壞也不嚴(yán)重，因此，不需要采用什么導(dǎo)向處（圖4）。差，如圖5所示。閥芯上開有許多特殊形狀的孔（圖6）。當(dāng)液體從各個(gè)小孔噴射進(jìn)去后，在套筒中心互相碰撞，首