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阻塞流引起閃蒸和氣蝕

IEC液體工況口徑計算標準計算一個大 允許計算壓力降ΔPmax。如果調(diào)節(jié)閥上的壓差（P1-P2）大于ΔPmax，那么就會產(chǎn)生閃蒸或氣蝕，也會引起對于調(diào)節(jié)閥或相鄰管道的結(jié)構(gòu)上的損壞。對調(diào)節(jié)閥內(nèi)部實際發(fā)生的現(xiàn)象的了解會有助于選擇一個能夠消除或減少氣蝕和閃蒸的調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)閥的氣蝕用物理現(xiàn)象名詞來描述閃蒸和氣蝕，因為這些情況代表流體介質(zhì)在形式上的實際變化。這種變化是從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，是由于在通常是調(diào)節(jié)閥閥座口的大流道縮徑處或其下游的流體速度的增加而引起的。隨著液體通過縮徑，流束會變細或收縮。流束的小橫斷面出現(xiàn)在實際縮徑的下游稱為縮流斷面 的點處，如圖 5-6 所示。

 

 

為維持流體穩(wěn)定地流過調(diào)節(jié)閥，在截面小的縮流斷面處，流速必須是大的。流速（或動能）的增加伴隨著縮流斷面處壓力（或勢能）的大大降低。再往下游，隨著流束擴展進入更大的區(qū)域，速度下降，壓力增加；但下游壓力不會*恢復(fù)到與調(diào)節(jié)閥上游相等的壓力，調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的壓差（ΔP）表示調(diào)節(jié)閥中消耗的能量。圖5-5提供了一幅力情形圖，解釋了由于較大的內(nèi)部紊流和能量消耗一個流線型高恢復(fù)閥如球閥與一個低壓力恢復(fù)調(diào)節(jié)閥的不同性能。

不管調(diào)節(jié)閥的恢復(fù)特性如何，引人注意的與閃蒸和氣蝕有關(guān)的壓差就是調(diào)節(jié)閥進口與縮流斷面之間的壓差。如果縮流斷面處的壓力降到液體的蒸汽壓力以下（由于該點處 速度增加），氣泡就會在流束中形成。隨著縮流斷面處的壓力進一步降到液體的蒸汽 壓力以下，氣泡會大量地形成。在此階段， 閃蒸和氣蝕之間沒有差別，但是對調(diào)節(jié)閥結(jié) 構(gòu)損壞的可能性肯定存在。

如果調(diào)節(jié)閥出口的壓力仍低于液體的蒸汽壓 力，氣泡將保持在調(diào)節(jié)閥的下游，我們就說過 程發(fā)生了"閃蒸"。閃蒸對調(diào)節(jié)閥的閥芯會產(chǎn) 生嚴重的沖刷破壞，其特點是受沖刷表面 有平滑拋光的外形，如圖 5-6 所示。沖刷嚴重的地方一般是在流速高處，通常位于閥芯和閥座環(huán)的接觸線上或附近。

 

 

 

另一方面，如果下游壓力恢復(fù)足以使得閥 門出口壓力提高到高于液體的蒸汽壓力， 氣泡會破裂或向內(nèi)爆炸，從而產(chǎn)生氣蝕。蒸汽氣泡破裂釋放出能量，并產(chǎn)生一種類似 于我們可以想象的砂石流過調(diào)節(jié)閥的噪聲。 如果氣泡在接近調(diào)節(jié)閥內(nèi)固體表面處破裂， 釋放的能量會慢慢地撕裂材料，留下一個 如圖5-7所示的類似于煤渣的粗糙表面。氣 蝕造成的損壞可延伸至鄰近的下游管道， 如果在該處仍存在壓力恢復(fù)和氣泡破裂現(xiàn)象。很明顯，高恢復(fù)調(diào)節(jié)閥比較容易發(fā)生氣 蝕，因為它的下游壓力更有可能升至液體 蒸汽壓力之上。

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