深度了解闪蒸空化(汽蚀)形成原因及现象维替工业技术有限公司

现象:  闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。

形成原因:  当水在大气压力下被加热时,100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。再加热也不能提高水的温度,而只能将水转化成蒸汽。水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”,或者叫饱和水显热。在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。然而,如果在一定压力下加热水,那么水的沸点就要比100℃高,所以就要求有更多的显热。压力越高,水的沸点就高,热含量亦越高。压力降低,部分显热释放出来,这部分超量热就会以潜热的形式被吸收,引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。

实际情况:  闪蒸在管道系统中出现,容易对阀门产生汽蚀损坏,可以选择反汽蚀高压阀,其特点是多次节流分摊压差,也可以选用耐汽蚀冲刷材料。

闪蒸也可以作为能源,被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。

空  化

当纯液体通过控制阀节流后,如果流动液体的静压降低到低于该液体的饱和蒸汽压时,可能出现空化。此时,液体流动的连续性因部分液体气化形成气泡被打破了。由于控制阀都会表现某一压力恢复的特性,最终的下游压力通常高于节流孔喉口的静压。当下游压力高于流体的饱和蒸汽压时,蒸汽气泡溃裂回复为液体。这一两级转化的过程被称为空化。

噪音:噪音是由于阀门前后压差过大而产生的,也和气蚀空化闪蒸等有关,所以危害特别大,要特别注意,噪音一般要求不大于85分贝。

1  概述

在很多有水力机械的地方,经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的。汽蚀是一种水力流动现象,这种现象既能引起调节阀流通能力kV 减小,又能产生噪音、振动及对设备的损害,进而严重影响阀门的使用性能和寿命。因此控制和降低调节阀受汽蚀的影响是阀门设计和使用时要考虑的问题之一。2  汽蚀和闪蒸

汽蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生的一种破坏形式,分为闪蒸和空化两个阶段。闪蒸是一种非常快速的转变过程,当流体流经调节阀时,由于阀座和阀瓣形成局部收缩的流通面积,产生局部阻力,使流体的压力和速度发生变化(见图1) 。当压力为P1 的流体流经节流孔时,流速突然急剧增加,静压骤然下降,当孔后压力P2 在达到该流体所在情况下的饱和蒸汽压力Pv 前,部分流体汽化成气体,产生气泡,形成气液两相共存现象,称为闪蒸阶段,可见它是一种系统现象。调节阀不能避免闪蒸的产生,除非系统条件改变。而当阀门中液体的下游压力又升回来,且高于饱和压力时,升高的压力压缩气泡,使之突然破裂,称为空化阶段。在空化过程中饱和气泡不再存在,而是迅速爆破变回液态。由于气泡的体积大多比相同的液体体积大。所以说,气泡的爆破是从大体积向小体积的转变。空化是一种从液态→饱和→液态的转变过程,它不同于闪蒸现象。  汽蚀过程中气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上,产生几千牛顿的冲击力,冲击波的压力高达2 ×103 MPa ,大大超过了大部分金属材料的疲劳破坏极限。同时,局部温度高达几千摄氏度,这些过热点引起的热应力是产生汽蚀破坏作用的主要因素。闪蒸产生侵蚀破坏作用,在零件表面形成光滑的磨痕。汽蚀如同砂子喷在零件表面一样,将零件表层撕裂,形成粗糙的渣孔般的外表面。在高压差恶劣条件下,极硬的阀瓣和阀座也会在很短时间内遭到破坏,发生泄漏,影响阀门的使用性能。同时汽蚀过程中,空化时气泡破裂释放出巨大的能量,引起内部零件的振动,产生高达10 kHz 的噪声,气泡越多,噪声越严重。3  防止汽蚀破坏的方法

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2.气动薄膜调节阀产生闪蒸和气蚀的原因及解决方法气蚀是一种水力流动现象,气蚀的直接原因是管道流体因阻力的突变产生了闪蒸及空化。当流体流经调节阀节流口时,流速突然急剧增加,根据流体能量守恒定律,流速增加静压力便骤然下降,出口压力达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压时,部分液体就汽化为气体,形成蒸汽与气体混合的小汽泡,气液两相共存的现象,此既为闪蒸的jvzq<84yyy4{ly|ho0ipo8wguq{sen4Ujq}Bt}neng4buyDCtvodnnNF?:78
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