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调节阀气蚀的产生及危害

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一、气蚀的产生

    气蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生破坏的一种形式。当液体通过节流孔时,流体流道面积的缩小导致流速迅速增加,速度的增加,产生了速度和压力之间的能量转换,流体压力下降。压力在节流孔下游侧附近达到zui低值,这时其速度zui大,压力zui小。当该处的压力Pvc低于液体蒸汽压Pv且阀门下游压力P2高于液体蒸汽压时,就会发生气蚀。

二、气蚀一般出现的两个阶段

    首先,当液体压力低于液体蒸汽压时,在液体中形成蒸汽泡,由液体携带气泡的边缘层向下游移动。其次,如果出口压力大于液体蒸汽压力,气泡就会破裂或爆破,同时产生巨大的压力冲击波,并通过液体向外传播,集中管道壁和阀内零件,冲击到相近的金属表面上。气泡破裂对金属表面的冲击类似微流喷射,它能以104Mpa的压力,振动和碰撞管壁。在液体内,当气泡远离金属表面破裂时,产生球形压力波,此时,碰撞压力约为103MPa,且微流喷射的影响未达到金属固体壁。如果气泡接近金属表面破裂,微流喷射将直接冲击金属表面。由于冲击波反复冲击,导致金属表面疲劳,撕裂和其他缺陷。

三、危害

    气蚀损坏表现为金属表面凹凸不平和多孔现象。如果调节阀阀门出口压力低于液体蒸汽压时,蒸汽气泡不会破裂,液体以气液两相混合状态存在,液流速度将继续增大,这种状态称为闪蒸。闪蒸并不是一个主要问题,其损害与气蚀不同,通常选用抗冲蚀的阀体和阀瓣材料,限制阀门出口流速,可大大降低和消除,延长调节阀的使用寿命。闪蒸时Pv>P2°表面上看气蚀破坏是一种机械性的破坏。但是,在腐蚀性介质中,气蚀会加快腐蚀侵蚀。气蚀发生时,微流喷射(或冲击波)破坏了金属表面的钝化膜保护层,基体金属受到侵蚀,产生化学腐蚀。冲蚀又把产生的冷饮介质冲掉,引起新的腐蚀。与气蚀或气蚀腐蚀相关的冲蚀导致金属进一步磨损和破坏,通过气蚀和腐蚀的影响,材料被冲蚀磨损。

    气蚀不仅对阀门产生机械损害,导致阀门失效,而且产生严重的噪声。当液体流过阀座通孔或节流孔时,会突然加速,气化和膨胀,在管路中产生紊流,振动和动力噪声。气蚀气泡的破裂是噪声的主要来源,通常有气蚀就有噪声,噪声量直接与气蚀程度有关。因此,气蚀对调节阀系统管路的影响相当大。



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