如何預防調節閥的閃蒸
調節閥里的閃蒸是不能預防的。所能做到的就是防止閃蒸的破壞。在調節閥設計中影響著閃蒸破壞的因素主要有閥門結構、材料性能和系統設計。對于空化破壞,可以采用曲折路徑、多級減壓和多孔節流的閥門結構形式予以防止。1) 閥門結構。
雖然閥門結構與產生閃蒸無關,但是卻能抑制閃蒸的破壞。采用介質由上至下方向流動的角形閥結構比用球形閥體更能防止閃蒸破壞。閃蒸破壞是高速度的飽和氣泡沖擊閥體表面,并腐蝕閥體表面造成的。由于角形閥中的介質直接流向閥體內部下游管道的中心,而不象球形閥一樣直接沖擊體壁,所以大大減弱了閃蒸的破壞力。
2) 材料選擇。
一般情況下,高硬度的材料更能抵御閃蒸和空化的破壞。硬度高的材料一般用于制造閥體。如電力行業常選用鉻鉬合金鋼閥門,WC9 是常用抗腐蝕的材料之一。如果角形閥下游配裝材料硬度高的管道,其閥體可以選用碳鋼材料,因為僅僅在閥體下游部分才有閃蒸液體。
3) 系統設計。
閃蒸現象是由系統設計所決定的,圖2 為加熱排水閥將閃蒸水排向冷凝器的系統。圖2a) 的閃蒸出現在調節閥與冷凝器之間的管道里,閃蒸破壞只會出現在這個區域。圖2b)的閃蒸現象產生在閥門的下游和冷凝器中。所以冷凝器相對于管道來說必須具有更大的容積,以防止高速度的氣泡沖擊材料表面。因此良好的系統設計有助于防止閃蒸破壞的發生。
4) 曲折路徑。
使流動介質通過一個含有曲折路徑的節流件是減小壓力恢復的一種方法。盡管這種曲折路徑可以有不同的形式,如小孔、放射狀的流路等。但是每一種設計的效果基本上是一樣的。這種曲折路徑在各種控制汽蝕現象發生的部件設計中都是可以利用的。
5) 多級減壓。
多級減壓中的每一級都消耗一部分能量,使得下一級的入口壓力相對較低,減小了下一級的壓差,壓力恢復低,避免了汽蝕的產生。一個成功的設計可以使閥門在承受較大壓差的同時還能保持縮流后的壓力高于液體的飽和壓力,防止液體汽蝕的產生。因此對于相同的壓力降,一級節流比多級節流更容易產生汽蝕。
6) 多孔節流設計。
多孔節流是一種綜合設計方案。采用特殊的閥座和閥瓣結構形式,使高速液體通過閥座和閥瓣每一點的壓力都高于該溫度下的飽和蒸汽壓,并采用匯聚噴射的方法,使調節閥中液體的動能由于相互摩擦而轉換成熱能,從而減少氣泡的形成。另一方面,使氣泡的破裂發生在套筒中心,避免了對儀表閥門和閥瓣表面的直接破壞。
每種不同的小孔設計都影響著閥門的壓力恢復程度。薄形金屬板式結構流通效率最差,但壓力恢復系數KM 值較高,具有較低的壓力恢復,不易產生汽蝕。厚形金屬板式結構流通能力較高,但壓力恢復系數KM 值較低,易產生汽蝕現象。復合式結構是前兩種設計的綜合與平衡,不但有較高的流通能力而且仍能保持較高的KM 值,金屬軟管從而具備較低的壓力恢復,避免了汽蝕現象的發生。因此這種設計是預防汽蝕很典型的有效方案之一。
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