空蚀和闪蒸
控制阀的不良影响当中最大的一个就是空蚀和闪蒸。这些现象会产生噪音和振动,对阀门主体和附近的管道造成损伤,对阀门的尺寸造成很大的影响。
为了选择合适的阀门,需要充分理解空蚀和闪蒸的影响。
➔ 发生的原理 / 压力损失和压力恢复的状态
◎ 发生的原理
■ 产生气泡(Cavity)
液体刚刚通过阀门的座部后,流速(U)变为最大,压力(P)下降。(右图)
当液压低于其蒸气压力(Pv)时,会开始沸腾,形成蒸气。这种情况下的蒸发并不是通常温度上升时产生蒸气,而是由于流体压力比Pv低而导致的沸腾。
■ 气泡压爆(Cavitation)
通过阀门而降低的压力在下游侧逐渐恢复原后,气泡会再次受到压缩而破裂。
由于该急剧的气泡压爆,产生的能量会放射到周围,冲击阀门主体和管道内壁,引起剧烈的机械损伤。据悉冲击时的力量高达700MPa。
这时会产生15~10000Hz的大频率范围的噪音。这种现象造成的损伤叫做空蚀(Cavitation Erosion)。
■ 闪蒸导致流量变化(Flashing)
当通过阀门而低于Pv的流体压力在下游侧未上升到Pv时,出口侧会处于闪蒸状态。
一部分液体变成蒸气,比容增加,形成塞流状态,通过阀门的流量与不再成比例,即使差压增加,流量也不会增加。
◎ 压力损失和压力恢复的状态
下方的图显示了流体通过阀门时的压力变化,即压力损失和压力恢复的状态。