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調(diào)節(jié)閥氣蝕的產(chǎn)生及危害

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一、氣蝕的產(chǎn)生

    氣蝕是材料在液體的壓力和溫度達到臨界值時產(chǎn)生破壞的一種形式。當液體通過節(jié)流孔時,流體流道面積的縮小導(dǎo)致流速迅速增加,速度的增加,產(chǎn)生了速度和壓力之間的能量轉(zhuǎn)換,流體壓力下降。壓力在節(jié)流孔下游側(cè)附近達到zui低值,這時其速度zui大,壓力zui小。當該處的壓力Pvc低于液體蒸汽壓Pv且閥門下游壓力P2高于液體蒸汽壓時,就會發(fā)生氣蝕。

二、氣蝕一般出現(xiàn)的兩個階段

    首先,當液體壓力低于液體蒸汽壓時,在液體中形成蒸汽泡,由液體攜帶氣泡的邊緣層向下游移動。其次,如果出口壓力大于液體蒸汽壓力,氣泡就會破裂或爆破,同時產(chǎn)生巨大的壓力沖擊波,并通過液體向外傳播,集中管道壁和閥內(nèi)零件,沖擊到相近的金屬表面上。氣泡破裂對金屬表面的沖擊類似微流噴射,它能以104Mpa的壓力,振動和碰撞管壁。在液體內(nèi),當氣泡遠離金屬表面破裂時,產(chǎn)生球形壓力波,此時,碰撞壓力約為103MPa,且微流噴射的影響未達到金屬固體壁。如果氣泡接近金屬表面破裂,微流噴射將直接沖擊金屬表面。由于沖擊波反復(fù)沖擊,導(dǎo)致金屬表面疲勞,撕裂和其他缺陷。

三、危害

    氣蝕損壞表現(xiàn)為金屬表面凹凸不平和多孔現(xiàn)象。如果調(diào)節(jié)閥閥門出口壓力低于液體蒸汽壓時,蒸汽氣泡不會破裂,液體以氣液兩相混合狀態(tài)存在,液流速度將繼續(xù)增大,這種狀態(tài)稱為閃蒸。閃蒸并不是一個主要問題,其損害與氣蝕不同,通常選用抗沖蝕的閥體和閥瓣材料,限制閥門出口流速,可大大降低和消除,延長調(diào)節(jié)閥的使用壽命。閃蒸時Pv>P2°表面上看氣蝕破壞是一種機械性的破壞。但是,在腐蝕性介質(zhì)中,氣蝕會加快腐蝕侵蝕。氣蝕發(fā)生時,微流噴射(或沖擊波)破壞了金屬表面的鈍化膜保護層,基體金屬受到侵蝕,產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。沖蝕又把產(chǎn)生的冷飲介質(zhì)沖掉,引起新的腐蝕。與氣蝕或氣蝕腐蝕相關(guān)的沖蝕導(dǎo)致金屬進一步磨損和破壞,通過氣蝕和腐蝕的影響,材料被沖蝕磨損。

    氣蝕不僅對閥門產(chǎn)生機械損害,導(dǎo)致閥門失效,而且產(chǎn)生嚴重的噪聲。當液體流過閥座通孔或節(jié)流孔時,會突然加速,氣化和膨脹,在管路中產(chǎn)生紊流,振動和動力噪聲。氣蝕氣泡的破裂是噪聲的主要來源,通常有氣蝕就有噪聲,噪聲量直接與氣蝕程度有關(guān)。因此,氣蝕對調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)管路的影響相當大。



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