控制阀闪蒸和空化现象及阻塞流的计算

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1、学兔兔www.xuetutu.com仪器仪表与应用石油化工自动化，2010，2：64AUToMAT10NINPETRo—CHEMICAIINDUSTRY控制阀闪蒸和空化现象及阻塞流的计算刘芳(中国五环工程有限公司，武汉430033)摘要：通过对管路中控制阀可能出现的闪蒸和空化的原因进行分析并阐述了闪蒸和空化造成的危害，提出了提高材质硬度、降低流体流速、选用合适的控制阀类型和流向、采用多级降压的方法控制压降，使汽蚀不发生等有效措施来防止闪蒸和空化带来的破坏，延长控制阀的使用寿命。同时分析了产生阻塞流的原因，分别介绍了产生阻塞

2、流和不产生阻塞流的情况下流量系数的计算方法，并通过一个实例详述如何判断是否出现阻塞流以及阻塞流出现时阀门流量系数的计算方法。关键词：控制阀；闪蒸；空化；阻塞流；流量系数中图分类号：TP214文献标志码：B文章编号：10077324(2010)02—0064—021控制阀闪蒸和空化现象示。此时，有许多蒸汽及溶解在液体中的气体逸在控制阀内流动的液体，常常出现闪蒸和空化出，形成许多蒸汽与气体混合的小气泡。当流体流现象，它们的发生不但影响口径的选择和计算，而出缩流区域时，随着阀内流通面积的增大，流速减且将导致严重的噪声、振动、材质

3、的破坏等，直接影小，由于相互摩擦，部分能量转变为内能，静压得以响控制阀的使用寿命。因此，在阀门的计算和选型部分恢复，形成阀压降Ap，而阀后压力P不能再中，闪蒸和空化是不可忽视的问题。恢复到P。若恢复到或高于P时，气泡将迅速凝1．1出现闪蒸和空化的原因分析结而破裂。气泡破裂的瞬间，在气泡原来占有的空不可压缩的液体通过控制阀阀芯、阀座节流间就形成具有高真空的空穴，液体在高压差的作用时，在流道的不同处，其压力和流速的变化如图1下，以极高的速度流向空穴，形成有冲击力的微喷所示。射流和压力波，由于气泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶

4、解和凝结，因此在冲击力的作用下又分成小气泡，再被高压力的流体压缩、凝结、破裂，循压力环往复。这种气泡产生和破裂的全过程称为空化。如果这些气泡在阀内流路和阀内件表面凝结、破裂，对材料表面产生高频冲击，形成的冲击力高达流速几百甚至上千牛顿，冲击的压强高达几千兆帕，冲击频率可达几万赫兹，从而使材料产生疲劳导致机械剥蚀的损害。同时，从液体中逸出的活性气体如氧气借助气泡凝结时放出的热量，也会对金属等材节流口处缩流断面处料产生化学腐蚀。这种由于空化导致金属等材料流束断面(流道)因机械剥蚀和化学腐蚀受到损害的现象称为控制图1流体流过控制

5、阀的压力及流速变化阀空化气蚀。所以，空化是一种两阶段现象：液流体通过缩流断面处即流束的最小截面处时，体内部形成空腔或气泡，即闪蒸阶段；这些气泡破流速最大，静压最低。若缩流断面处的压力P降裂，即空化阶段。气蚀是空化作用对材料的侵蚀。低到不大于流体人口温度对应下的饱和蒸汽压P1．2闪蒸和气蚀造成的危害时，部分液体就会汽化成气体，形成汽液两相共存气泡的形成和破灭均在极短的时间内完成，但的现象，这种现象称为闪蒸。闪蒸造成汽液两相流，气体与液体同时流过阀芯和下游管道，造成冲收稿日期：2009—12—07。刷，其特点是阀芯呈现平滑抛光

6、的外形，冲刷最严作者简介：刘芳(1983一)，女，湖北武汉人，2008年毕业于重的地方一般是在流速最高处，通常位于阀芯和阀武汉工程大学检查技术与自动化装置专业，硕士，现工作于中国五座环的接触线上或附近u，其流速变化如图1所环工程有限公司电控室，主要从事自控专业工程设计工作。学兔兔www.xuetutu.com第2期刘芳．控制阀闪蒸和空化现象及阻塞流的计算其破灭时产生的冲击力是相当大的，会对阀门及管体的温度越高，就越容易产生气蚀和闪蒸。以上措道产生极大的破坏作用，主要体现在三个方面：施均可以有效地降低或避免闪蒸或气蚀破坏。a

7、)阀门损坏。空化现象造成的气蚀对阀芯和2阻塞流现象阀座的破坏极其严重，密封面因经常受到空化现象阻塞流是指不可压缩流体或可压缩流体在流产生的冲击，形成类似于煤渣的粗糙表面，致使阀过控制阀时所达到的最大流量状态(即极限状态)。门泄漏。气蚀造成的损坏可延伸至邻近的下游在固定入口条件下，P保持一定而逐步降低P管道。时，流经控制阀的流量会增加到一个极限值，再继b)振动。空化现象发生时使阀门在垂直和水续降低P，流量不再增加，这个极限流量即为阻塞平方向产生剧烈的振动，加速了管道和阀门的机械流。由阻塞流产生的条件即可得知，出现阻塞流时磨损

8、，同时振动造成紧固件松动，直接威胁安全不一定会发生闪蒸和空化现象，但发生闪蒸和空化生产。时势必会产生阻塞流。C)噪声。空化现象由于气泡爆裂会产生一种若节流孔后发生空化作用，许多气泡集中在节类似于砂石流过阀门的噪声，影响操作环境。流孔后，自然影响了流量的增加，产生了阻塞情况。1．3防止闪蒸或气蚀的措施因此