气蚀和闪蒸定义

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闪蒸汽蚀

闪蒸汽蚀

闪蒸(flash distillation)定义:又叫扩容蒸发,就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。

当水在大气压力下被加热时,100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。

再加热也不能提高水的温度,而只能将水转化成蒸汽。

水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”,或者叫饱和水显热。

在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。

然而,如果在一定压力下加热水,那么水的沸点就要比100℃高,所以就要求有更多的显热。

压力越高,水的沸点就高,热含量亦越高。

压力降低,部分显热释放出来,这部分超量热就会以潜热的形式被吸收,引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。

汽蚀(Cavitation erosion;Cavitationdamage)概念:离心泵安装高度提高时,将导致泵内压力降低,泵内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。

当此处压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时,将发生沸腾,所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中,又因压力迅速增大而急剧冷凝。

会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心,产生频率很高、瞬时压力很大的冲击,这种现象称为汽蚀现象。

危害:汽蚀时传递到叶轮及泵壳的冲击波,加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用,在一定时间后,可使其表面出现斑痕及裂缝,甚至呈海绵状逐步脱落;发生汽蚀时,还会发出噪声,进而使泵体震动;同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降,于是液体实际流量、出口压力和效率都下降,严重时可导致完全不能输出液体。

液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生汽泡。

把这种产生气泡的现象称为汽蚀。

汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以致破灭。

这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。

泵在运转中,若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因,抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生大量蒸汽,形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。

调节阀的闪蒸和气蚀

调节阀的闪蒸和气蚀

调节阀的闪蒸和气蚀调节阀作为过程控制系统中的终端部件,是最常用的一种执行器。

在调节阀内流动的液体出现闪蒸和气蚀两种现象。

它们的发生不但影响口径的选择和计算,而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等。

在这种情况下调节阀的使用寿命缩短,工作可靠性下降,进而引起工艺系统和装置生产率的大幅下降。

因此在应用调节阀时必须引起重视,做到正确选择,合理使用。

1 闪蒸和气蚀正常情况下,作为液体状态的介质,流入、流经、流出调节阀时均保持流液态,其压力变化曲线如图1中(1)所示。

闪蒸作为液体状态的介质,流入调节阀时是液态,在流经调节阀中,液态介质变成气态介质,并的缩流处时流体的压力低于气化压力Pvapor且它的压力不会再回复到气化压力之上,流出调节阀时介质一直保持气态。

其压力曲线如图1中的(2)所示。

闪蒸就象一种喷沙现象,它作用在阀体和管线的下游部分,给调节阀和管道的内表面造成严重的冲蚀,同时也降低了调节阀的流通能力。

气蚀作为液体状态的介质,流入调节阀时是液态,在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化的压力,液态介质变成气态介质,随后它的压力又恢复到气化压力Pvapor之上,最后在流出调节阀前介质又变成液态。

其压力变化曲线如图1中(3)所示。

可以根据一些现象来初步判断气蚀的存在。

当气蚀开始时它会发出一种嘶嘶声,当气蚀发展完全稳定时,调节阀中会发出嘎嘎的声音,就象有碎石在流过调节阀时发出的声响。

气蚀对调节阀内件的损害也是很大的,同时它也降低了调节阀的流通效能,就象闪蒸一样。

因此,我们必须采取有效的措施来防止或者最大限度地减少闪蒸或气蚀的发生。

尽量将调节阀安装在系统的最低位置处,这样可以相对提高调节阀入口P1和出口P2的压力,如图2所示。

在调节阀的上游或下游要装一个截止阀或者节流孔板来改变调节阀原有的安装压降特性,这种方法一般对于小流量情况比较有效,如图3所示。

选用专门的反气蚀内件也可以有效地防止闪蒸或气蚀,它可以改变流体在调节阀内的流速变化,从而增加了内部压力。

在气蚀和闪蒸场合下调节阀选用的研究

在气蚀和闪蒸场合下调节阀选用的研究

在气蚀和闪蒸场合下调节阀选用的研究作者:马玉山在一个完全不含有气体或蒸汽的液流中,经常会遇到两种现象,即气蚀和闪蒸(有些资料把气蚀称为空化)。

这种现象对于任何调节阀的综合性讨论都有重要的意义。

因为,这种现象的产生将影响到阀门大小的计算方法,可能引起噪音和振动,以及可能缩短调节阀零件和邻近的下游管线的使用寿命。

虽然,气蚀和闪蒸的定义之间有相似之处,但也有重要的差别。

1 气蚀和闪蒸的定义及产生条件气蚀是一种两阶段的现象,第一阶段是在液体中形成空腔(气泡);第二阶段是这些空腔挤压破裂而恢复成为全部的液体状态。

有些关于气蚀的定义仅仅限于空腔的形成,但是从调节阀的观点来看,这似乎是不实际的定义。

因为,气蚀的最大影响和大多数的气蚀现象都是与空腔的破裂有直接的关系,而不是空腔的形成。

而闪蒸则是在气蚀的第一阶段形成的气泡(空腔)一直持续到通常发生破裂的下游,这个过程称为闪蒸。

下面通过讨论孔板的工作情况来说明这一问题(可以把孔板模拟为一个有一定开度的调节阀)。

如图1所示,当压力为P1的液体流经节流孔时,流速突然急剧增加,而静压力骤然下降,当孔后压力P2达到或者低于该液体所在情况下的饱和蒸汽压时,部分液体产生气化,形成气液两相共存的现象,在液体中产生空腔,这就是气蚀的第一个阶段。

从离开缩流孔的下游开始,液体磨擦引起流体减速,其结果使流体截面和压力都增加,这种速度与压力头之间的能量反向转换称之为“压力恢复”。

由于在缩流处减少到蒸气压所形成的气泡在压力增加的下游不可能存在,就会挤压破裂而恢复形成液体状态。

至此,气蚀过程完成。

如果下游配管系统的压力正好相当于或小于入口的蒸汽压,继续流入下游流体的蒸汽百分比会不断增加,流体速度持续增长其结果将产生闪蒸而不是气蚀[1]。

那么在调节阀中发生气蚀和闪蒸的条件是什么?1.1 对于气蚀(1)入口和出口的流体必须全都是液体,即在调节阀的配管上游和下游附近没有蒸气存在。

(2)在入口,液体必须是一种过冷状态,显然在入口,如果这种流体全都是液体,而且又是饱和状态,发生在阀上的任何压力降都将引起在下游位置产生蒸汽。

调节阀汽蚀和闪蒸的危害及应对方法研究

调节阀汽蚀和闪蒸的危害及应对方法研究

86一、汽蚀和闪蒸的危害在成品油输送管道的工作过程中,调节阀主要是对管道的压力和流量大小进行有效的调节,当阀门进出口的压力和调节阀内部压力达到饱和的气压状态下,调节阀可以保证正常工作和运行,当调节阀的进口压力值超过了介质内部的饱和气压,那么调节阀内部环境的出口压力大小会低于介质饱和气压,此时会产生调节阀的闪蒸问题。

当调节阀进出口的压力高于介质饱和蒸汽压的大小时,但是调节阀的腔内压力低于饱和蒸汽压力,此时调节阀会产生汽蚀现象。

当调节阀出现了汽蚀和闪蒸问题之后,调节阀会出现堵塞问题,大量的气体会聚集在调节阀的出口区域降低了介质的流量,同时还会造成阀门出现堵塞等问题。

调节阀如果产生汽蚀和闪蒸问题,对整个输油管道的影响非常明显,主要表现在以下几个方面:首先,对调节阀和管道会形成直接影响成品油会形成大量的气泡,同时管道内部由于碰撞阀门的压力不断变化,会出现破损或者是剧烈撞击管道等严重问题,对阀门和管道所产生的影响非常明显。

因为,反复冲击的作用会造成内部构件破坏,阀门的调节功能无法发挥出来甚至会造成失效问题,阀门管道的振动幅度较大很容易造成管道焊缝开裂。

其次,对输油工作所产生的影响,主要表现在会产生阻塞流,降低调节阀和管道的流通面积,进而降低了油品的流量大小。

当调节阀的下游设备比如消气设备、流量设备等距离调节阀较近的情况下,调节阀的汽蚀和闪蒸问题会影响到设备的正常工作和使用,尤其是在调节阀的出口管道区域聚集大量的气体调节阀,下游的消气设备无法及时排除蒸汽,大量的气体直接涌入到流量计之后,会给流量计的计数精确度产生严重的影响。

再次,会产生巨大的噪音影响问题。

当调节阀产生汽蚀或者闪蒸问题时,初期的调节阀和相关的附属构件会出现一定的噪音声响,严重的情况下管道内部会存在较大的异常声响,像石头撞击管道一样的冲击噪音。

压力指针会在巨大的撞击下受到严重的影响。

当油品在闪蒸状态下会形成水体,对阀门内部的构件产生一定的腐蚀,问题当油品当中含有氯离子的情况下,产生凝结水和氯离子之间的相互作用会加大该部件的腐蚀速率,在长时间的使用过程中会直接造成阀门的损坏,影响到了调节气阀的使用周期。

水泵汽蚀的名词解释

水泵汽蚀的名词解释

水泵汽蚀的名词解释水泵的作用在生活和工业中是至关重要的。

然而,有时候在使用水泵时,我们可能会遇到一种现象叫做“汽蚀”。

汽蚀是一个涉及液体中存在气体或蒸汽的现象,它会对水泵的性能和寿命造成严重的影响。

本文旨在对水泵汽蚀进行逐渐深入的解释。

首先,汽蚀是指在水泵工作时,由于压力变化导致液体中的气体或蒸汽从液体中呈现出气泡的一种现象。

当液体中的气体浓度过高或液体压力过低时,液体中的气体便会沿着液流的方向形成气泡。

这些气泡占据了泵的工作区域,阻碍了正常的液流,导致泵的效率下降甚至完全失效。

汽蚀的主要原因之一是液体的供给条件不佳。

当液体进入泵时,流动速度会增加,而压力则会下降。

当液体流速很快时,液体分子之间的相互作用力不足以阻止气体从液体中释放出来。

这通常发生在进口压力过低或泵的吸入高度过高的情况下。

另一个常见的汽蚀原因是液体中溶解气体的浓度过高。

液体中的溶解气体在降低压力的同时会从液体中析出,形成气泡。

溶解气体主要来自于水中的氧气,因此,水泵在处理含氧水的过程中更容易遭受汽蚀。

汽蚀对水泵性能的影响是显而易见的。

首先,汽蚀会导致泵的效率下降。

由于气泡的存在,液体的流动变得不稳定,使得部分泵能量被浪费在克服液体的阻力上,而不能有效地输送液体。

其次,汽蚀还会引起噪音和振动,甚至可能损坏泵的内部部件。

最严重的情况下,汽蚀会导致泵的过热和损坏,最终使得泵失效。

为了避免汽蚀的发生,我们可以采取一些措施。

首先,确保泵的进口压力在合适范围内。

如果进口压力过低,可以通过增加液体供给或调整泵的位置来解决。

其次,使用较低的操作温度可以减少液体中溶解气体的浓度,从而降低汽蚀的风险。

此外,定期检查和维护泵的入口,以保证其畅通无阻。

如果泵的条件较差,可以考虑采用附加设备如增压泵或真空泵来改善进口流动条件。

总之,汽蚀是一种可能影响水泵性能和寿命的现象。

它是由于液体中存在气体或蒸汽而导致的,会导致水泵效率下降,产生噪音和振动,并可能最终造成泵的损坏。

探讨调节阀气蚀和闪蒸的控制

探讨调节阀气蚀和闪蒸的控制

探讨调节阀气蚀和闪蒸的控制摘要:浅析闪蒸及气蚀的成因的,探讨其产生的影响,详细地分析了调节阀在阀门结构和材料选择方面有效防止闪蒸和汽蚀影响的方法,从而减少危害的发生,为工业安全生产提供了新的思路。

关键词:气蚀;闪蒸;饱和压力;气蚀系数;压力恢复系数1、概论调节阀是常用的执行器也是自控系统中的终端控制部件,但在使用过程当中,轻易地会出现气蚀及闪蒸现象。

在气蚀的流动中,渐渐地会出现一些蒸汽气泡,与此同时,其产生的爆炸会对调节阀内部产生一定程度的破坏,造成调节阀使用寿命的逐渐缩短,而且发生的闪蒸现象,不可回避地冲刷阀芯组件,发生很严重的损毁。

这种现象不但会对阀芯组件的密封面和阀座的密封面造成损坏,更会较为严重地拉低阀门的关闭性能及使用性能。

以上这些现象的发生,一方面会造成口径选择及计算的偏差, 另一方面还会造成更为严重的后果,例如:强化噪声、加大振动、破坏材质等【1】。

总而言之,在一定程度上消除调节阀的气蚀和闪蒸,是其在使用过程中的重中之重。

2、气蚀和闪蒸的成因及影响2.1 气蚀和闪蒸的成因毋庸置疑,闪蒸及气蚀二者的出现,都与调节阀的组塞流密不可分。

组塞流是一个物理现象名词:它指的是在不可压缩流体流经控制阀的瞬间能达到的最大流速。

在控制阀中,不论哪种液体流过,如果把入口压力作为一个固定量P1,则当出口压力P2越变越小的过程中,就会出现调节阀内部的液体通过量(流量)在不断增加的现象。

巧合的是,在出口压力P2不断减少的过程中,直到其压力达到一个临界值时,调节阀内部的流量就不再改变,趋于稳定,阻塞流指的就是这个极限流量【2】。

阀门最大允许压力降,如果压差()> ,那么就容易产生气蚀和闪蒸现象。

根据以上描述可以得出:气蚀和闪蒸的发生受制于两个压差,这两个压差值分别是:调节阀入口处状态下流体的蒸汽压Pv和缩流断面处压力Pvc。

设定FF是临界压力比,它由由流体性质决定,且恒小于FFFF1。

如果Pvc明显低于Pv,即Pvc 小于 FFPv时将会发生大量的汽化,而因气化产生的气泡会对流量的测量造成影响。

闪蒸和汽蚀 _don

闪蒸和汽蚀 _don

闪蒸和汽蚀。

独家摘要主题:虽然闪蒸和汽蚀是经常被一同讨论的,可是他们却因为产生的原因不同而有很大区别。

但两者均可对阀门和相关设备造成不可估量的损坏。

主要概念观点:●主要的区别●每个工况条件是如何产生的●防范阀门受损的措施如何解决不同的对策有助于组织或消除两者的产生。

同时也可以使用组合对策。

下面的有些问题好像互不相关,但是他们全部包含在以下经常容易误解的现象中,那就是闪蒸冲刷和汽蚀。

想象一下:●清澈透明,相对干净的水是如何冲坏阀门的呢?●为什么在丹佛做白煮蛋要比洛杉矶时间长?●为什么用手掐住水管,水会喷的更远?●如何让液化汽罐烧烤用的更久?●水泵泵不出水时听到的噪音是什么响声?●可以预防闪蒸冲刷和汽蚀吗?如果不能,如何才能减少它对阀门的损坏呢?闪蒸冲刷和汽蚀是对阀门产生严重损坏的潜在因素,也是第一个问题(清水、或是没有任何腐蚀性固体颗粒流过阀门时)的答案。

图1,左侧是一个导向型阀杆的未腐蚀前的情形,右侧是同一阀头被闪蒸严重冲刷腐蚀后的情形。

请注意,右边的阀头是如何呈现出光亮和槽道的,以及阀头局部的密封斜面是如何完全消失的。

(这里,该圆锥面是关阀的密封面)从这些照片上可以明显的看到干净的流体发生的闪蒸冲刷可以如此严重地损坏阀头。

图2,是一组被汽蚀损坏的阀头和阀腔。

这里也请注意非常明显的区别和不同:这个阀头却是暗黑和有坑洼凹状的(比如阀头和阀腔表面看上去像火山石般黑灰有坑洼。

)以上这些照片显示汽蚀和闪蒸冲刷对阀门产生的损坏外观是非常不同的。

但是造成的不良结果却是相同的:不能节流控制以及切断阀门。

这两种类型的破坏是两种有关联的但非常不同的过程。

流程压力和汽化压力我们先从了解“闪蒸冲刷”和“汽蚀”开始这里我们开始研究“闪蒸冲刷”和“汽蚀”概念的真实意义,从而理解两者的区别。

为此,我们首先要搞清楚另外一个概念“汽化压力”。

流体的汽化压力(以下以Pv来表述)是指在某个特定压力下,某种流体将发生热力学相变的过程从而转化成蒸汽。

深度学习了解闪蒸、空化(汽蚀)的定义和内容

深度学习了解闪蒸、空化(汽蚀)的定义和内容

深度学习了解闪蒸、空化(汽蚀)的定义和内容闪蒸现象:闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。

形成原因:当水在大气压力下被加热时,100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。

再加热也不能提高水的温度,而只能将水转化成蒸汽。

水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”,或者叫饱和水显热。

在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。

然而,如果在一定压力下加热水,那么水的沸点就要比100℃高,所以就要求有更多的显热。

压力越高,水的沸点就高,热含量亦越高。

压力降低,部分显热释放出来,这部分超量热就会以潜热的形式被吸收,引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。

实际情况:闪蒸在管道系统中出现,容易对阀门产生汽蚀损坏,可以选择反汽蚀高压阀,其特点是多次节流分摊压差,也可以选用耐汽蚀冲刷材料。

闪蒸也可以作为能源,被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。

空化当纯液体通过控制阀节流后,如果流动液体的静压降低到低于该液体的饱和蒸汽压时,可能出现空化。

此时,液体流动的连续性因部分液体气化形成气泡被打破了。

由于控制阀都会表现某一压力恢复的特性,最终的下游压力通常高于节流孔喉口的静压。

当下游压力高于流体的饱和蒸汽压时,蒸汽气泡溃裂回复为液体。

这一两级转化的过程被称为空化。

噪音:噪音是由于阀门前后压差过大而产生的,也和气蚀空化闪蒸等有关,所以危害特别大,要特别注意,噪音一般要求不大于85分贝1 概述在很多有水力机械的地方,经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的。

汽蚀是一种水力流动现象,这种现象既能引起调节阀流通能力kV 减小,又能产生噪音、振动及对设备的损害,进而严重影响阀门的使用性能和寿命。

因此控制和降低调节阀受汽蚀的影响是阀门设计和使用时要考虑的问题之一。

2 汽蚀和闪蒸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,分为闪蒸和空化两个阶段。

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气蚀就是空化作用对阀芯阀座等的侵蚀。

闪蒸是液体流过阀体后,静压降低到饱和蒸汽压时,部分液体汽化后,形成气液两项的现象。

空化是液体流过阀体后,静压降低到饱和蒸汽压时,部分液体汽化后,形成气泡后又恢复成液体的现象。

气蚀是空化作用对材料的侵蚀。

前者是液变气;后者是液变气,再变液。

液体流过调节阀时,在节流口流速急剧上升,由能量守恒定律可知,速度上升,压力必然下降,若此时压力下降到低于液体在该温度下的饱和蒸汽压Pv时,便会气化,分解出气体,形成汽液两相流动,这种现象叫闪蒸。

节流后,速度下降,压力回升,当压力超过Pv值后,不再继续气化,同时液体中的气泡将还原为液体。

在流体力学中可以证明,此时气泡内的压力趋近于无穷大,它迫使气泡破裂,并形成强大的压力冲击波,这种现象为空化。

闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。

闪蒸主要应用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。

蒸发的特点:①在任何温度下,蒸发都能发生,②蒸发只在液体的表面发生.无论温度的高低,液体总会蒸发。

液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生汽泡。

把这种产生气泡的现象称为汽蚀。

汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以致破灭。

气蚀是一种两阶段现象,第一阶段是在液体中形成空腔;第二阶段是这些空腔挤压破裂而恢复成为全部的液体状态。

有些关于气蚀的定义仅仅限于空腔的形成,但是,从调节阀的观点来看,这似乎是不实际的定义,因为气蚀的最大影响和大多数的气蚀现象都是与空腔的破裂有直接的关系,而不是空腔的形成。

许多研究者在理论上已经对气蚀做了鉴别和确定分为两种类型:即气体的和蒸气的。

虽然严格分析这两种类型气蚀的区别超出了这个课题讨论的范围,据目前的了解,这两种类型的气蚀在开始时都要有一些含核的媒介物存在。

这些非常微小的核,包含有蒸气或溶解的气体,也许这两者也都包含了,将在液体中扩大为细小的空腔。

即使人们认为核是需要的,但是这些核子是什么或者它们怎样起作用,则还不完全清楚。

一种流行的理论有把握地认为微观尘埃对气体或蒸气起主导作用。

大多数工业液体都包含有各种固体杂质。

因此对于气蚀开始需要的核子几乎是普遍存在的。

基于液体的物理结构,理想液体至少具有大约每平方英寸上万磅的抗张强度。

对比之下,在大多数的工业液体中,当局部压力降到液体的蒸气压时,就观察到第一阶段的气蚀现象。

许多研究者指出,在经过仔细清除其中的气体或者是在高压下保持足够的时间,使气体和蒸气都完全溶解于溶液的试验液体中,会使试验液体的气蚀开始时间大大推迟。

如果气蚀进程停留在第一阶段,以致于蒸气持续到气泡通常发生破裂的下游,这个过程称为闪蒸。

显然,由于闪蒸直接关系到气蚀的第一阶段,因此,关于气蚀开始的说明也适用于闪蒸。

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