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閥門(mén)常見(jiàn)問(wèn)題之"高壓力降"

  • 發(fā)布時(shí)間:2024-06-18
    由于上游和下游壓力的差別,物流通過(guò)閥門(mén)流動(dòng),它叫做壓力降(△P)或壓差。如果管線(xiàn)尺寸在閥門(mén)上游和閥門(mén)下游兩者是相同的且速度是恒定的,閥門(mén)必須經(jīng)過(guò)摩擦損失而降低流體壓力從而產(chǎn)生流動(dòng)。閥門(mén)摩擦損失的一部分起因于流體和閥門(mén)壁的摩擦。但是此摩擦很小,對于適當的流體不能產(chǎn)生足夠的壓力降。使閥門(mén)產(chǎn)生明顯的壓力損失的更有效的方法是通過(guò)閥體內的節流。因為許多閥門(mén)設計成允許閥門(mén)一部分比管線(xiàn)更為狹窄,它能很容易地在流體層中提供節流。因為守恒定律,當流體接近閥門(mén)時(shí),為了使全部流體通過(guò)閥門(mén),它的速度要增加。反之,相應產(chǎn)生壓力下降。

    最高流速和最低壓力發(fā)生在最狹窄縮頸處的下游,它叫做收縮斷面。圖二表示收縮斷面不是在本身節流處,而是在節流下游的一段距離,此距離隨著(zhù)所涉及的壓力而變。在收縮斷面物流流速是最大的速度時(shí),物流層的流動(dòng)面積則是其最小值。
    在收縮斷面之后,物流變慢和壓力再次升高,但未達到原始上游壓力值。上游壓力與下游壓力之間的差值是物流通過(guò)閥門(mén)時(shí)由摩擦損失造成的,它叫做永久壓力降。收縮斷面的壓力和下游壓力

    閥門(mén)的流率可通過(guò)減少下游壓力而增加。對于液體操作,物流可被下落到低于物流蒸汽壓的壓力降所限制,它將產(chǎn)生內向爆炸氣泡和氣體的氣阱(分別叫做氣穴或閃蒸)。當液體物流已被混有氣泡或氣阱的流體本身所飽合時(shí),發(fā)生物流堵塞,且通過(guò)降低下流壓力也不能再增加。換言之,液體中氣體的形成擠滿(mǎn)了收縮斷面而限制了能夠通過(guò)閥門(mén)的流量。對于氣體,當流速接近聲速,也可能發(fā)生物流堵塞,且盡管下游壓力已減少但閥門(mén)也不能增加流量    

    閥門(mén)高壓力降效應
     如上討論,閥門(mén)的下列功能取決于存在壓力降,它使物流自上游容器流入下游容器或通向大氣。因為壓力降的產(chǎn)生是由于閥門(mén)通過(guò)摩擦損失而吸引能量,理想的壓力降使得全部物流通過(guò)閥體流動(dòng)而無(wú)過(guò)高的流速,吸收較少能量。但是,某些工藝系統,由于系統的要求,在通過(guò)閥門(mén)時(shí)可能產(chǎn)生大的壓力降。

    高的壓力降通過(guò)閥門(mén)時(shí)產(chǎn)生許多問(wèn)題,例如氣穴、閃蒸、堵塞物流、高噪聲水平和振動(dòng)。這些問(wèn)題引起許多直接影響:對閥體和閥芯的磨損和氣穴的損傷,閥門(mén)本身的失靈或性能變差,附屬儀表的校準漂移,管線(xiàn)疲勞或鄰近工人的聽(tīng)力損害。在這種情況下,高壓力降下操作的閥門(mén)要求使用較貴的閥芯、更為頻繁的維護、大量備件庫存和管線(xiàn)支架。這些措施增加了維護和工程造價(jià)。

    雖然用戶(hù)注意到高壓力降的影響,但存在高壓力降的最大威脅是降低了工藝系統的效率。因為高壓力降吸收大量能量,使能量自系統中損失。在大多數工藝系統中,加入到系統的能量是由鍋爐或泵的壓力所產(chǎn)生的。量的兩種方法,多能量被系統吸收時(shí),包括高壓力降閥門(mén)的能量損失,則必須使用較大的鍋爐或泵。所以,如果系統設計中僅有少數高壓力降閥門(mén),則系統更為有效,并能使用較小的鍋爐和泵。