迷宫式降压调节阀文献综述和参考文献

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汽蚀1汽蚀和闪蒸调节阀在生产现场直接控制和工作介质，尤其是高温、高压、剧毒、易渗透、低温、强腐蚀、高粘度、易结晶、易燃易爆等介质时，若选择或使用不当，将会导致调节质量下降，会给生产过程自动化带来困难，甚至会造成严重的生产事故。而汽蚀正是阀门使用过程中对阀门损害最大的流体力学问题。68698

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，分为闪蒸和汽蚀两个阶段[5]。闪蒸是一种非常快速的转变过程，如图1所示，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，称为汽蚀阶段。在汽蚀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。汽蚀是一种从液态→饱和→液态的转变过程，它不同于闪蒸现象。

流体经过节流孔时压力和速度的变化

图1 流体经过节流孔时压力和速度的变化

2防止汽蚀破坏的方法

白玉清等[5]对调节阀汽蚀现象进行分析得到：调节阀里的闪蒸是不能预防的。所能做到的就是防止闪蒸的破坏。在调节阀设计中影响着闪蒸破坏的因素主要有阀门结构和材料性能。对于汽蚀破坏,可以采用多级减压和多孔节流的阀门结构形式予以防止。

1)阀门结构。虽然阀门结构与产生闪蒸无关, 但是却能抑制闪蒸的破坏。采用介质由上至下方向流动的角形阀结构比用球形阀体更能防止闪蒸破坏。闪蒸破坏是高速度的饱和气泡冲击阀体表面,并腐蚀阀体表面造成的。由于角形阀中的介质直接流向阀体内部下游管道的中心, 而不象球形阀一样直接冲击体壁 ,所以大大减弱了闪蒸的破坏力。

2)材料选择。一般情况下, 高硬度的材料更能抵御闪蒸和汽蚀的破坏。硬度高的材料一般用于制造阀体。如电力行业常选用铬钼合金钢阀门, WC9是常用抗腐蚀的材料之一。如果角形阀下游配装材料硬度高的管道, 其阀体可以选用碳钢材料, 因为仅仅在阀体下游部分才有闪蒸液体。

3)多级减压。多级减压中的每一级都消耗一部分能量,使得下一级的入口压力相对较低,减小了下一级的压差,压力恢复低,避免了汽蚀的产生。一个成功的设计可以使阀门在承受较大压差的同时还能保持缩流后的压力高于液体的饱和压力, 防止液体汽蚀的产生。因此对于相同的压力降,一级节流比多级节流更容易产生汽蚀。

4)多孔节流设计。多孔节流是一种综合设计方案。采用特殊的阀座和阀瓣结构形式, 使高速液体通过阀座和阀瓣每一点的压力都高于该温度下的饱和蒸汽压,并采用汇聚喷射的方法,使调节阀中液体的动能由于相互摩擦而转换成热能,从而减少气泡的形成。另一方面,使气泡的破裂发生在套筒中心,避免了对阀座和阀瓣表面的直接破坏。

刘红霞[6]认为：对闪蒸与汽蚀的防护，可通过提高阀前压力、多级减压、材料选择、采用专用调节阀来达到。

蔡丹[7]对气蚀场合下的调节阀进行研究得出：迷宫式调节阀(包括叠片式、球形迷宫等)。迷宫式调节阀是利用迷宫式芯包来多级降压，通过强制介质流经一系列的直角弯道使流速得到完全地控制。无论压降大小，这些弯道的阻力使得介质流出芯包的速度受到限制，保证了介质的压力始终保持在介质的饱和蒸汽(气)之上，从而避免气蚀现象发生，消除了不安全因素。