1 什么是調(diào)節(jié)閥的閃蒸、空化及阻塞流
1.1 不可壓縮流體的閃蒸、空化及阻塞流現(xiàn)象 當(dāng)不可壓縮流體（通常指液體），通過(guò)調(diào)節(jié)閥時(shí)，根據(jù)伯努利方程可知，流道變化，截面積越小流速越大，靜壓越低。根據(jù)圖2，當(dāng)閥前壓力P1一定，而閥后壓力P2逐漸降低時(shí)，縮流斷面的壓力Pvc低于該流體在入口溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生汽泡出現(xiàn)兩相流，縮流斷面后伴隨著流道截面積的擴(kuò)大，動(dòng)壓越來(lái)越大，如果閥后壓力不能恢復(fù)到飽和蒸汽壓以上，則汽泡不會(huì)破裂，并伴隨液體流出調(diào)節(jié)閥，這個(gè)過(guò)程叫做閃蒸；若P2恢復(fù)到飽和蒸汽壓以上，則閥后汽泡破裂，這個(gè)過(guò)程叫做空化或者汽蝕；如果縮流斷面的壓力Pvc繼續(xù)降低，閥后的氣相將繼續(xù)增加，到某一時(shí)刻，流量將達(dá)到極限值，此時(shí)，無(wú)論如何降低閥后壓力都不能增加流量大小，此時(shí)的流動(dòng)狀況稱(chēng)為阻塞流[1]。 通俗地說(shuō)，阻塞流就是閥后氣相迅速增加，導(dǎo)致物料體積快速膨脹，在管道管徑的限制下，無(wú)法及時(shí)流通即為阻塞流。由于閃蒸、空化的這種特點(diǎn)，某些工段工藝會(huì)利用閥門(mén)的閃蒸和空化來(lái)達(dá)到霧化或者將物料氣化的目的。
1.2 可壓縮流體的閃蒸、空化及阻塞流現(xiàn)象 氣體在低流速時(shí)屬于不可以壓縮流體，其熱力狀態(tài)的變化可以忽略，但在高速流動(dòng)下（如大于0.3馬赫時(shí)），氣體的壓縮效應(yīng)不能忽略，其熱力狀態(tài)也發(fā)生明顯變化，氣體運(yùn)動(dòng)既要滿足流體力學(xué)定律，也要滿足熱力學(xué)定律。當(dāng)可壓縮流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥時(shí)，根據(jù)伯努利方程，由于流道的變化，截面積越小流速越大，靜壓越低；但是如果當(dāng)縮流口已經(jīng)達(dá)到臨界流速時(shí)，此時(shí)伯努利方程不再適用，根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)，此時(shí)情況恰恰相反，閥后截面越大，流速越快，氣體膨脹，此時(shí)無(wú)論閥門(mén)兩端壓差怎樣提升，流量也不會(huì)改變，而是恒定不變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為可壓縮流體的阻塞流。由于可壓縮流體本身就是氣態(tài)，所以沒(méi)有閃蒸和空化現(xiàn)象。
2 閃蒸、空化及阻塞流的危害與處理
2.1 調(diào)節(jié)閥閃蒸、空化及阻塞流的危害 閥門(mén)的閃蒸、空化zui重要的特點(diǎn)是流體伴隨著兩相流，而氣泡在發(fā)生破裂或者向內(nèi)爆炸的瞬間，氣泡原來(lái)占據(jù)的空間就會(huì)形成高真空空穴，液相在這種差壓作用下，以*的速度填充氣泡原來(lái)的空間，形成具有沖擊力的微噴射和壓力波，而閥門(mén)的流道往往不會(huì)是直通的，由于這種閥芯的阻擋，很多沒(méi)有來(lái)得及溶解、凝結(jié)和破裂的氣泡，在撞擊的作用下，變成更多的小氣泡，這些氣泡在閥門(mén)的流路和閥內(nèi)件表面被壓縮、凝結(jié)和破裂，并產(chǎn)生一種砂石流過(guò)閥門(mén)的噪聲，這種周而復(fù)始的能量釋放，猶如水滴石穿，會(huì)慢慢撕裂材料或者造成材料的剝落。閃蒸破壞的特點(diǎn)是受沖刷表面有平滑拋光的外形，而空化則會(huì)造成流道或者閥內(nèi)件類(lèi)似于煤渣的粗糙表面。阻塞流工況下常常伴隨高噪音，在現(xiàn)實(shí)工況環(huán)境下，還往往伴隨著流體的腐蝕作用，這種多重作用下的損害往往比單一作用產(chǎn)生的危害更加強(qiáng)大[2,3]。 閃蒸和汽蝕現(xiàn)象可能出現(xiàn)阻塞流，而當(dāng)閥門(mén)出現(xiàn)阻塞流的情況下，肯定伴隨著閥門(mén)的閃蒸，如果閥后壓力高于入口溫度下的飽和蒸汽壓，還會(huì)出現(xiàn)空化。閥門(mén)的閃蒸、空化產(chǎn)生噪音的物理過(guò)程中也會(huì)引起振動(dòng)，如果閥門(mén)安裝位置、零部件固定等對(duì)振動(dòng)敏感的因素比較突出，那么在這種現(xiàn)場(chǎng)劇烈的地方可能會(huì)對(duì)閥門(mén)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至引發(fā)安全事故。由圖1可以清楚地看到，在閥門(mén)的選型計(jì)算中，如果不考慮阻塞流的情況，那么計(jì)算出來(lái)的流量與真實(shí)狀況將嚴(yán)重不符，這將直接導(dǎo)致選型不準(zhǔn)。所以對(duì)閥門(mén)的閃蒸、空化及阻塞流的判斷分析，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減小和排除它們的危害對(duì)于工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
2.2 調(diào)節(jié)閥閃蒸、空化及阻塞流的處理 處理的方法基本分為兩大類(lèi)： 治標(biāo)的方法： 1）通過(guò)選用硬度更高的材料制作閥內(nèi)件，閥門(mén)能更好地應(yīng)對(duì)惡劣工況，有效延長(zhǎng)閥門(mén)使用壽命。 2）選擇相對(duì)合理的閥門(mén)類(lèi)型及流向，因?yàn)殚y門(mén)的壓力恢復(fù)系數(shù)與流道結(jié)構(gòu)及流向息息相關(guān)，壓力恢復(fù)系數(shù)的大小直接決定了閥門(mén)閥后壓力的恢復(fù)情況，進(jìn)而決定了閥門(mén)差壓及閥后的兩相流環(huán)境，因此在同樣的工況條件下，選擇壓力恢復(fù)系數(shù)低的單座閥要比選擇壓力恢復(fù)系數(shù)高的球閥或者蝶閥能更好地控制閥后氣相，從而減輕或防止出現(xiàn)空化或阻塞流。 3）當(dāng)閃蒸或氣蝕發(fā)生時(shí)，由于部分介質(zhì)氣化，體積增大，應(yīng)適當(dāng)選擇更大流通系數(shù)的閥門(mén)。 治本的方法： a）根據(jù)上文論述，不難理解，有效控制縮流處的壓力與閥門(mén)入口處飽和蒸汽壓的關(guān)系是關(guān)鍵所在。因此，通過(guò)工藝的角度提高閥前后壓力或者降低流體溫度都可以有效控制閃蒸、空化及阻塞流。 b）對(duì)于氣體的阻塞流現(xiàn)象，可通過(guò)降低流體流速或者提高閥后壓力的方法來(lái)控制，采用多級(jí)閥芯或者閥后添加限流孔板等方式，讓閥后形成憋壓，控制前后差壓在不出現(xiàn)閃蒸、空化及阻塞流的范圍內(nèi)，如此多級(jí)遞減，直至達(dá)到后續(xù)工況要求。當(dāng)然同樣的方法也適用于不可壓縮流體[4]。 需要指出的是，當(dāng)工藝條件一定時(shí)，閃蒸是不可避免的，而氣蝕或阻塞流是可以避免的。
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