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閥門氣蝕是什么?

2023.09.21

閥門是現代工程領域中不可或缺的關鍵元件,廣泛應用于石油、化工、能源、水處理等領域。然而,由于特定工況下的流體運動特性,閥門可能會遭遇一種被稱為“氣蝕”的現象。很多人可能都聽過氣蝕,但不了解其中的具體情況,本文將為您介紹工業閥門氣蝕的原理、危害以及常見預防措施。

一、氣蝕產生及危害

氣蝕是材料在液體的壓力和溫度達到臨界值時產生破壞的一種形式,分成閃蒸和氣蝕(空化)兩階段。

1、閃蒸

當液體通過流量限制裝置,流道面積的縮小導致液體流速增加,流速增加導致液體壓力降低(根據伯努利方程,流速越高壓力越?。?,最大速度和最小壓力點稱為收縮腔;根據熱力學原理,壓力小則液體的沸點降低,同時液體里能夠溶解的氣體也會變少,當流體達到其極限蒸氣點,流體蒸發并保持蒸氣狀態時,就會發生閃蒸。閃蒸出現的氣泡不斷沖擊侵蝕閥體表面。閃蒸引起的金屬侵蝕表面一般顯得光滑有光澤。

2、氣蝕

閃蒸生成的氣泡會阻塞流動,導致流速降低,壓力回升,于是氣體破裂回歸液體狀態;沒有氣泡阻塞,則流速加快,又產生氣泡,氣泡會不斷重復成形破裂過程。氣泡破裂會產生微射流,同時會引起高達 100,000 磅/每平方英寸的局部壓力波,微射流和巨大的壓力波結合,會對直接接觸的閥芯、閥座和閥體表面造成嚴重損壞。氣蝕先在金屬表面形成許多細小的麻點,然后逐漸擴大成洞穴,損傷表面粗糙且不規則。

3、其他危害

氣蝕還會產生噪音和振動,導致設備損傷,從而降低控制效率或導致控制失效。

二、氣蝕的影響因素及預防

氣蝕損壞的程度主要受以下因素的影響:

  • 1、空化強度:壓力下降更大,增加損壞的可能性越大。
  • 2、材料性能:發生氣蝕的區域, 硬化材料可減少損壞。
  • 3、空化區長度:某個區域空化現象越頻繁,該區域遭受損害的可能性就越大。
  • 4、閥門尺寸:增加閥門尺寸往往會使氣蝕的影響變得更嚴重。
  • 5、氣蝕區域的閥內件設計:球閥和蝶閥更容易受到氣蝕損壞。
  • 6、閥門泄露:如果閥門關閉時出現泄漏。流體泄漏使流體從高壓區到低壓區,導致氣蝕現象,可能造成潛在的損害。

通過改變或優化這些影響因素中的任何一個都可以減少或防止氣蝕損壞。

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