調(diào)節(jié)閥里的閃蒸是不能預(yù)防的。所能做到的就是防止閃蒸的破壞。在調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)中影響著閃蒸破壞的因素主要有閥門(mén)結(jié)構(gòu)、材料性能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于空化破壞,可以采用曲折路徑、多級(jí)減壓和多孔節(jié)流的閥門(mén)結(jié)構(gòu)形式予以防止。1) 閥門(mén)結(jié)構(gòu)。
雖然閥門(mén)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)生閃蒸無(wú)關(guān),但是卻能抑制閃蒸的破壞。采用介質(zhì)由上至下方向流動(dòng)的角形閥結(jié)構(gòu)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(zhì)直接流向閥體內(nèi)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(yè)常選用鉻鉬合金鋼閥門(mén),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?yàn)閮H僅在閥體下游部分才有閃蒸液體。
3) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
閃蒸現(xiàn)象是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)所決定的,圖2 為加熱排水閥將閃蒸水排向冷凝器的系統(tǒng)。圖2a) 的閃蒸出現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥與冷凝器之間的管道里,閃蒸破壞只會(huì)出現(xiàn)在這個(gè)區(qū)域。圖2b)的閃蒸現(xiàn)象產(chǎn)生在閥門(mén)的下游和冷凝器中。所以冷凝器相對(duì)于管道來(lái)說(shuō)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(tǒng)設(shè)計(jì)有助于防止閃蒸破壞的發(fā)生。
4) 曲折路徑。
使流動(dòng)介質(zhì)通過(guò)一個(gè)含有曲折路徑的節(jié)流件是減小壓力恢復(fù)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(shè)計(jì)的效果基本上是一樣的。這種曲折路徑在各種控制汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的部件設(shè)計(jì)中都是可以利用的。
5) 多級(jí)減壓。
多級(jí)減壓中的每一級(jí)都消耗一部分能量,使得下一級(jí)的入口壓力相對(duì)較低,減小了下一級(jí)的壓差,壓力恢復(fù)低,避免了汽蝕的產(chǎn)生。一個(gè)成功的設(shè)計(jì)可以使閥門(mén)在承受較大壓差的同時(shí)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(chǎn)生。因此對(duì)于相同的壓力降,一級(jí)節(jié)流比多級(jí)節(jié)流更容易產(chǎn)生汽蝕。
6) 多孔節(jié)流設(shè)計(jì)。
多孔節(jié)流是一種綜合設(shè)計(jì)方案。采用特殊的閥座和閥瓣結(jié)構(gòu)形式,使高速液體通過(guò)閥座和閥瓣每一點(diǎn)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(diào)節(jié)閥中液體的動(dòng)能由于相互摩擦而轉(zhuǎn)換成熱能,從而減少氣泡的形成。另一方面,使氣泡的破裂發(fā)生在套筒中心,避免了對(duì)儀表閥門(mén)和閥瓣表面的直接破壞。
每種不同的小孔設(shè)計(jì)都影響著閥門(mén)的壓力恢復(fù)程度。薄形金屬板式結(jié)構(gòu)流通效率差,但壓力恢復(fù)系數(shù)KM 值較高,具有較低的壓力恢復(fù),不易產(chǎn)生汽蝕。厚形金屬板式結(jié)構(gòu)流通能力較高,但壓力恢復(fù)系數(shù)KM 值較低,易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。復(fù)合式結(jié)構(gòu)是前兩種設(shè)計(jì)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(fù),避免了汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。因此這種設(shè)計(jì)是預(yù)防汽蝕很典型的有效方案之一。
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