控制阀闪蒸和空化现象和阻塞流计算.pdf

仪器仪表与应用 石 油 化 工 自 动 化 ，2010，2：64 AUToMAT10N IN PETRo—CHEM ICAI INDUSTRY 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 2010)02—0064—02 1 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)