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控制阀的液流–壅塞流,空化和闪蒸

发布时间:2013-09-23 16:57 已被浏览

阻塞流
基础液上浆方程告诉我们,液体流量控制阀是通过压差的平方根成比例。这个简单的关系由图1中的图显示绿色部分。(注意,横轴的规模是压降。平方根)这种线性关系并不总是正确的。当压力降增加,流量达到一个点,它不再增加。一旦发生这种情况,通过阀门的压力降增加的增加不会导致额外的流量,而流量是窒息。在这里,我们将这称为限制或窒息的压力降的终端压力下降,ΔPT。(同样的事情,有时也被称为允许压降,ΔP允许的有时,当最大压力降,ΔP马克斯,有时为临界压降,ΔP暴击。)


图1。在控制阀的液流作为一种通过阀门的压力降的函数。
让我们来看看里面发生了什么阀使这窒息的流动一看。流水穿过腔收缩时(在这一点上的流的横截面积是最小值),流速达到最大值。节能规定,因为在缩流的动能增加到最大,势能,在静态压力的形成,必须减少到最低限度。(参见图2。)注意到,在图中,ΔP小于ΔPT和流量不呛。
图2。无壅塞流量控制阀的速度和压力分布。


当通过阀门的压力降增加,流量也增加。增加的速度在缩和减少在腔contracta压力。如果腔contracta压力低于蒸汽压力,蒸汽气泡的形式在缩流。因为蒸汽占用体积大得多的液体,蒸汽气泡的补缩和任何额外的降低下游的压力只会导致泡沫越来越大,但流动不增加。它是在缩流,使流成为了这些泡沫的形成。
空化
图3显示了令人窒息的过程以及在接下来的一段讨论了空化。注意,在图中,ΔP大于ΔPT和流哽咽。


图3。在一个带有阻流和空化控制阀的速度和压力分布。
随着气泡的上升流,横截面的流动区域的开放,速度下降、压力上升。现在我们有气泡的内部压力等于蒸汽压力被更高的压力。泡沫崩溃的自己。这种组合的泡沫的形成和产生的阻流,随着下游气泡崩溃的称为汽蚀。当泡沫破灭使他们爆裂的声音。其结果是一个类似噪声的砾石穿过阀。这种噪声可以大到可以很烦人,甚至大得足以损害一个人暴露在很长时间的听力。同时,在泡沫崩溃的时候,他们创造的冲击波可以导致严重损坏的阀门。空蚀破坏的外观粗糙,煤渣似的,看。(看到一个截止阀塞的图片在图3。右上方)这种损害可能发生得很快,有时在几周或几个月的小。由于汽蚀破坏发生得如此之快,我们要不惜一切代价避免空化。非常硬的材料提出了一些改进,但通常的改进的性能是不足以证明其成本。
闪光
如果我们继续减少下游的压力,我们到达一个点,在阀的下游压力小于液体的蒸气压。


图4。在一个带有阻流和闪烁控制阀的速度和压力分布。
现在,而不是崩溃,泡沫变大,很快从气泡的液体在它和它的小水滴蒸发。这就是所谓的闪光。闪烁的损害是由于汽蚀破坏完全不同的外观,并出现光滑,闪亮的河流和山谷。(看到一个截止阀塞的图片在图4。右上方)的损伤机制是喷砂效果。的缩流流由一个大体积的许多液体的微小液滴气下游。由于体积大大增加时,液体蒸发,下游的速度可每秒数百英尺,和高速度的液滴可以削弱了阀部分。引起的闪烁的损伤通常不会很快引起空化发生。硬的或耐腐蚀材料通常可以带来损害的范围,使用。装饰用坚硬的不锈钢零件,如17-4PH,很好的保持,和316不锈钢或铬钼的身体做比碳钢要好得多。闪烁的条件的存在是由系统(P2小于PV)和阀门的选择既不引起或防止闪烁。引起的闪烁噪声通常低于85分贝,作者的知识没有闪烁噪声的计算方法。
实际情况
图1和液阻流相关的讨论是经典的讨论,并意味着从非突变壅塞流完全阻塞流。在现实中,在压力下降接近,但低于计算值ΔPT,通常有一些形成蒸汽气泡和一定程度的空化。图5显示了作为流量的变化从非窒息完全阻塞流到底发生了什么。


图5。非窒息和扼流之间的实际的转型。
有趣的是,电流控制阀的大小的方法不包括计算方法在非窒息完全阻塞流的开始和结束的过渡。当前ISA和IEC控制阀尺寸标准只给出计算公式,图1和图5中的红色和绿色的线。
防止空化与空蚀
Δ的P值T两个工艺条件的函数(P1,阀门的压力和P的上游V,液体的蒸气压)和阀的内部结构由实验确定的代表液体压力恢复系数,Fl。典型的F值l如图6所示。注意fl两个阀式和阀门的开度百分比功能。高F值l在有气蚀阀相关的低电位,和较小的F值l在有气蚀阀相关的更大的潜力。


图6。液体的压力恢复系数的典型值,Fl。
有增加ΔP值的几种方法T从而减少气蚀和噪声和潜在损害:(1)P值1可以增加,同时保持相同的ΔP移动控制阀上游的位置,或一个位置在海拔较低的。(2)的蒸汽压力可降低阀门安装在液体温度较低,如热交换器冷却侧。(3)阀门的风格与高F值l可以选择。需要注意的是,在一般的有趣的,当Fl增加,那么该阀的价格。有特殊的抗气蚀改编的阀门类型有较大的F值l比如图6所示,但保留这种风格的其他可取的特点。
由于噪声和损伤前就可以开始ΔPT达到ΔPT在简单的应用,可以有旧的规则不允许ΔP超过ΔP相当大的风险T。一个更可靠的预防控制阀汽蚀破坏的方法,根据一个主要的控制阀制造商,是避免阀应用在计算噪声超过基于广泛的应用经验的限制。这种方法由于噪声和损伤是由同样的事情引起的,蒸汽气泡的崩溃。这家制造商的经验表明,阀门的3英寸和名义尺寸较小,气蚀损坏将被保持在最低限度,如果计算出的声压级,SPL,基于非绝缘表40管,不超过80分贝。4英寸和6英寸的阀门这个限制可以增加到85分贝,和阀门的8英寸和更大的极限是90分贝。
有些球阀制造商允许他们的阀门应用服务在阀两端压降,ΔP,不超过ΔPT,而另一些人采取更为保守的方法的建议,实际ΔP是有限的一些制造商推荐的压降低于ΔPT。
在实际采购控制阀,它总是一个好主意,要求制造商或制造商的代表的意见关于你的选择。

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