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1、在氣蝕和閃蒸場合下調(diào)節(jié)閥選用的研究作者：馬玉山在一個完全不含有氣體或蒸汽的液流中，經(jīng)常會遇到兩種現(xiàn)象，即氣蝕和閃蒸（有些資料把氣蝕稱為空化）。這種現(xiàn)象對于任何調(diào)節(jié)閥的綜合性討論都有重要的意義。因?yàn)椋@種現(xiàn)象的產(chǎn)生將影響到閥門大小的計(jì)算方法，可能引起噪音和振動，以及可能縮短調(diào)節(jié)閥零件和鄰近的下游管線的使用壽命。雖然，氣蝕和閃蒸的定義之間有相似之處，但也有重要的差別。1氣蝕和閃蒸的定義及產(chǎn)生條件氣蝕是一種兩階段的現(xiàn)象，第一階段是在液體中形成空腔（氣泡）；第二階段是這些空腔擠壓破裂而恢復(fù)成為全部的液體狀態(tài)。有些關(guān)于氣蝕的定義僅僅限于空腔的形成，但是從調(diào)節(jié)閥的觀點(diǎn)來看，這似乎是不實(shí)際的定義。因?yàn)椋?/p>
2、氣蝕的最大影響和大多數(shù)的氣蝕現(xiàn)象都是與空腔的破裂有直接的關(guān)系，而不是空腔的形成。而閃蒸則是在氣蝕的第一階段形成的氣泡（空腔）一直持續(xù)到通常發(fā)生破裂的下游，這個過程稱為閃蒸。下面通過討論孔板的工作情況來說明這一問題（可以把孔板模擬為一個有一定開度的調(diào)節(jié)閥）。如圖1所示，當(dāng)壓力為P1的液體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，流速突然急劇增加，而靜壓力驟然下降，當(dāng)孔后壓力P2達(dá)到或者低于該液體所在情況下的飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體產(chǎn)生氣化，形成氣液兩相共存的現(xiàn)象，在液體中產(chǎn)生空腔，這就是氣蝕的第一個階段。從離開縮流孔的下游開始，液體磨擦引起流體減速，其結(jié)果使流體截面和壓力都增加，這種速度與壓力頭之間的能量反向轉(zhuǎn)換稱之為“
3、壓力恢復(fù)”。由于在縮流處減少到蒸氣壓所形成的氣泡在壓力增加的下游不可能存在，就會擠壓破裂而恢復(fù)形成液體狀態(tài)。至此，氣蝕過程完成。如果下游配管系統(tǒng)的壓力正好相當(dāng)于或小于入口的蒸汽壓，繼續(xù)流入下游流體的蒸汽百分比會不斷增加，流體速度持續(xù)增長其結(jié)果將產(chǎn)生閃蒸而不是氣蝕[1]。那么在調(diào)節(jié)閥中發(fā)生氣蝕和閃蒸的條件是什么?1.1對于氣蝕（1）入口和出口的流體必須全都是液體，即在調(diào)節(jié)閥的配管上游和下游附近沒有蒸氣存在。（2）在入口，液體必須是一種過冷狀態(tài)，顯然在入口，如果這種流體全都是液體，而且又是飽和狀態(tài)，發(fā)生在閥上的任何壓力降都將引起在下游位置產(chǎn)生蒸汽。（3）閥門出口壓力必須是液體蒸汽壓。可以設(shè)想，
4、如果下游位置出現(xiàn)飽和，而且全都是液體狀態(tài)，將可能存在氣蝕。1.2對于閃蒸（1）入口流體必須全都是液體，而在閥門出口必定存在若干蒸汽。顯然，如果在入口就有蒸汽，產(chǎn)生于閥門上的任何差壓必將導(dǎo)致形成附加蒸汽。首先，要規(guī)定在閥門入口處沒有蒸汽，因?yàn)椋?dāng)入口流體含有蒸汽時(shí)，計(jì)算閥門大小的方法就非常復(fù)雜。（2）入口流體可以是飽和的或過冷狀態(tài)。（3）閥門出口壓力必須等于或低于液體的蒸汽壓。2氣蝕和閃蒸的損害氣蝕損害點(diǎn)是發(fā)生在非常接近氣泡破裂的地方。曾有研究者發(fā)現(xiàn)，在氣泡破裂時(shí)壓力高達(dá)689MPa。一種理論認(rèn)為，從每個氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊波會向四周發(fā)射，當(dāng)這些沖擊波發(fā)生于鄰近的固體邊界層時(shí)，就產(chǎn)生一種高度擠
5、壓和連續(xù)不斷的小撞擊，任何一個確定的表面增量都會受到重復(fù)沖擊趨向于疲勞，直至達(dá)到疲勞極限，使細(xì)小金屬層脫落。氣泡在離開固體表面有足夠距離的地方破裂，可以認(rèn)為不會產(chǎn)生物理損壞，因?yàn)?，它們的能量被流動的流體吸收了。所以，在實(shí)際使用中，經(jīng)常出現(xiàn)閥內(nèi)件遭嚴(yán)重?fù)p害的現(xiàn)象，也就不足為奇了。氣蝕損害具有煤渣似的粗糙外形的獨(dú)特特點(diǎn)，這種損壞與大多數(shù)其他類型的流動損壞有明顯的區(qū)別[2]。閃蒸的影響主要是物理損壞，與氣蝕的煤渣似粗糙外形相比，它有一個非常光滑的外形，這種外形常常比得上細(xì)的噴砂表面，這種損壞過程也非常類似噴砂過程。就蒸液體而言，蒸汽體積常常是大于液體體積，以至于使液滴趨向于達(dá)到蒸汽的速度。液滴沖
6、擊表面如同固體顆粒沖擊表面一樣，雖然材料的損壞脫落程度不一樣，但還是足以使材料損壞脫落。就調(diào)節(jié)閥而言，不論是氣蝕還是閃蒸都會造成以下幾方面的損害。2.1材質(zhì)的損壞前面敘及由于氣泡破裂會產(chǎn)生極大的沖擊力，足以嚴(yán)重地沖擊損傷閥座、閥芯、閥體，尤其在高壓差的情況下，就連極硬的閥芯、閥座也只能使用很短的時(shí)間。2.2振動氣蝕和閃蒸還帶來閥芯的振動，這種振動包括垂直振動和水平振動，它們分別來自流體對閥芯的垂直撞擊與水平撞擊，其結(jié)果造成機(jī)械磨損和破壞，調(diào)節(jié)閥控制不可靠，閥桿折斷。2.3噪聲噪聲一般來自三個方面：閥芯振動造成的噪聲；氣蝕造成的噪聲；高速氣體造成的氣體動力噪聲。3氣蝕和閃蒸對液體CV值的計(jì)算
7、在一般流動狀態(tài)下，液體的計(jì)算公式是比較簡單的，但如果出現(xiàn)氣蝕和閃蒸的情況，計(jì)算就變得復(fù)雜起來。過去在設(shè)計(jì)時(shí)考慮這種影響后采用的方法：①按不產(chǎn)生閃蒸情況計(jì)算之后，再按CV值表選用大一檔的閥體部件；②根據(jù)液體閃蒸的百分比，分別計(jì)算氣體和液體兩相的CV值后再相加；③選用與工藝管道直徑相同的閥體部件；④用臨近壓差或閃蒸密度法。過去采用的各種方法，都考慮到閃蒸后由于液體氣化而產(chǎn)生的體積膨脹現(xiàn)象，但這只是從理論上考慮，卻忽視了閥體部
