控制阀

控制阀中的节流应用

楔住流

什么是阻塞流?

扼流是一种可压缩流动效应。的扼流is the dynamic condition of the fluid that is associated with the venturi effect.The fluid velocity will increase when the fluid at a given parameter flows through the constriction called convergent and divergent nozzle in a pipe or line into a lower pressure environment.

在控制阀应用中,阻塞流量通常称为临界流。

当整个阀门的压降增加时,阀门中的这种阻塞流动就会发生,因此流量不能增加。如果进口压力(P1)和阀内流通面积固定,

通过控制阀的流量将随着下游压力(P2)减少。下图说明了流经控制阀ΔP的流量Q与压降之间的关系。

上图中的理想线或直线表示这一点,表示当与通过阀门的压差的平方根除以其比重时,液体流量将如何线性上升。

理想情况下,通过控制阀的流量与通过阀门的压降成正比。

这意味着随着阀门压降的增加,流量也会增加,反之亦然。由于控制阀中的阻塞流量,通过该阀的最大流量将受到限制。

事实上,通过控制阀的流体的最大流量永远不能超过阻塞流量限制。但在这一点上,流量不会随着压力P的减少而增加2

这种情况类似于用于燃气系统的阀门。如果流量面积和压力P1保持不变,通过阀门的流量随着压力P2的降低而增加。

但在某一时刻,堵塞发生,无论P值如何,流速都不会上升2

在液体应用中,如果压力小到足以引起闪烁和空化,控制阀的能力就会受到限制。

对于气体和蒸汽应用,如果气体和蒸汽的速度范围为声速,控制阀的能力是有限的。

为了理解这些条件,我们查看控制阀的正常压力与流量关系,并查看何时发生阻塞或临界流量条件。控制阀中流量和压力的基本关系为:

当蒸汽在阀门内的静脉收缩处形成时,为液体设置阻塞流量。的differential pressure (ΔP) across the valve is increased as the flow reaches the choked flow point where there is no increase in flow rate with a change in ΔP.

液体流动中的蒸汽形成通常被称为闪烁(参见闪烁在控制阀中是如何发生的),它导致蒸汽流或气泡从阀门下游继续流动。如果汽泡再次凝结,这种瞬时效应称为空化。

为什么在控制阀应用中会发生阻塞流?

对于液体应用,堵塞是通过控制元件降低压力的结果。下图表示液体流经控制阀时的瞬时压力。

控制区域如保持架或阀塞和阀座周围的区域小于控制阀的进、出口截面积。因为流体的总流速在阀门的每个位置都是相同的。

在相同的流速下,在收缩的静脉等减少的区域内流体速度必须足够大。

上图显示了空化液体通过控制阀的典型压力曲线。膨胀的蒸汽会产生压降,使P2进一步降低。

伯努利定律指出,

"总能量在气流中每一点都保持恒定"

当流体通过限制时,当流体速度增加时,压力降低。当流体进入较宽的管道并恢复相同的压力时,流体的流速降低。

当液体开始沸腾时,蒸汽气泡就会形成。当静脉自发压力下降到蒸汽压以下时。的volume of the fluid is now increased when converted to a vapor state and starts to restrict the flow.

如果输出压力再次降低,那么蒸汽体积上升到某个点,这样流动的可伸缩性就不能增加。尽管下游压力降低了。

在气体应用中,当通过阀门的气体蒸汽速度增加时,气体蒸汽将达到它的声速。由于驻震波形,流量是有限的,因此气体蒸汽不能流动更快。输出压力的进一步降低不影响通过阀门的流量。

在较高的流量下,在溢流阀和控制阀中最常见的是被阻塞的蒸汽流。

在真空系统中,阻塞流是最常见的,因为低压空气降低了声速。

通过液体应用控制阀的容积流量和质量流量

通过阀门的阻塞流量是一个限制流量。当液体的蒸气压高于阀门内的蒸气压时,由于液体的汽化而发生堵塞。在正常流量条件下,通过控制阀的体积和质量流量由:

在控制阀中,阻塞流量被认为是工业应用中严重关注的一个问题。这个词“窒息”通常与可能损坏阀门内部结构的破坏性或有害工艺条件有关。

阻塞流存在的问题和误区:

控制阀的损坏不仅仅是由于堵塞的流量,这里有一些通常与堵塞的流量有关的情况。

1.噪音:

阀门中的阻塞流不会直接产生噪声,在阻塞流过程中,液体系统中会出现空化现象,从而产生噪声并损坏阀门。随着下游压力的降低,阀门内的气蚀转变为闪蒸。但由于两相流的存在,使得闪烁效应降低了噪声。

在蒸汽流中,当速度转为声速时,噪声显著增加。当阀门下游压力降低时,额外的能量就转化为声音。该阀的压降产生的声级高于100dB。

2.闪光和空化:

在阻塞流中,闪烁条件是最需要的。但只有在空化条件下才会发生阻塞流。当压力P2高于液体的蒸气压。蒸汽气泡开始坍缩,变回液体状态。如果压强P2保持在蒸汽压以下,液体开始沸腾形成蒸汽,并通过阀门。

3.因窒息造成的阀门损坏:

一些假设造成堵塞的流动条件可能损坏阀门。但有时,当阀门堵塞时,阀门损坏是最小的,而当阀门未堵塞时,阀门损坏是显著的。阀门可能会因气蚀而损坏。

蒸汽气泡在崩溃后形成微射流,并产生局部激波,破坏阀门内部和管道下游。

注意,与气蚀相比,闪烁对阀门的损伤较小。

上图显示了在特定操作条件下,高回收球阀或蝶阀与低回收截止阀的静脉收缩压力。

高回收球阀或蝶阀产生更低的内部压力。高振动和金属疲劳会产生过大的噪音并损坏阀门。

噪声率随工艺条件的不同而不同。噪音与气流阻塞无关。

通过指定适当的阀体设计,可以减少和消除气蚀、闪光和噪声,使用特殊的阀门饰件和结构材料。

4.阀大小:

阀门特定位置的节流方案取决于流动介质的参数及其工艺条件。具有独特参数的节流阀可以通过增加阀门的Cv来实现更高的流量。通过一些软件程序可以对阀内的阻塞流动情况进行预测。并能估计出最大流速。

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