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节流孔板作用.doc

上传人:小雄 2021/6/21 文件大小:86 KB

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节流孔板作用.doc

文档介绍

文档介绍:管道的前后压差较大时,往往采用增加节流孔板的方式,其原理是:流体在管道中流动时, 由于孔板的局部阻力,使得流体的压力降低,能量损耗,该现象在热力学上称为节流现象。 该方式比采用调节阀要简单,但必须选择得当,否则,液体容易产生汽蚀现象,影响管道的 安全运行。
1、汽蚀现象
节流孔板的作用
节流孔板的作用,就是在管道的适当地方将孔径变小,当液体经过缩 口,流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩口的下游,称为 缩流断面。在缩流断面处,流速是最大的,流速的增加伴随着缩流断面处 压力的大大降低。当流束扩展进入更大的区域,速度下降,压力增加,但 下游压力不会完全恢复到上游的压力,这是由于较大内部紊流和能量消耗 的结果。如果缩流断面处的压力PVC降到液体对应温度下的饱和蒸汽压力 PV以下,流束中就有蒸汽及溶解在水中的气体逸出,形成蒸汽与气体混合 的小汽泡,压力越低,汽泡越多。如果孔板下游的压力p2仍低于液体的饱 和蒸汽压力,汽泡将在下游的管道继续产生,液汽两相混合存在,这种现 象就是闪蒸。如果下游压力恢复到高于液体的饱和蒸汽压力,汽泡在高压 的作用下,迅速凝结而破裂,在汽泡破裂的瞬间,产生局部空穴,高压水 以极高的速度流向这些原汽泡占有的空间,形成一个冲击力。由于汽泡中 的气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结,在冲击力作用下又分成小汽 泡,再被高压水压缩、凝结,如此形成多次反复,并产生一种类似于我们 可以想象的砂石流过管道的噪音,此种现象称为空化(见图2) o流道材料 表面在水击压力作用下,形成疲劳而遭到严重破坏。我们把汽泡的形成、 发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程称为汽蚀现象。
闪蒸和空化
闪蒸和空化的主要区别在于汽泡是否破裂。存在闪蒸现象的系统管道, 由于介质为汽水两相流,介质比容和流速成倍增加,冲刷表面磨损相当厉 害,其表现为冲刷面有平滑抛光的外形。闪蒸也产生噪音和振动,但其声 级值一般为80 dB以下,不超出规范规定的许可范围。空化则不然,汽泡 破裂和高速冲击会引起严重的噪音,管道振动大,在流道表面极微小的面 积上,冲击力形成的压力可高达几百甚至上千兆帕,冲击频率可达每秒几 万次,在短时间内就可能引起冲刷面的严重损坏,其表现为冲刷面会产生 类似于煤渣的粗糟表面。而且,由液体中逸出的氧气等活性气体,借助汽 泡凝结时放出热量,也会对金属起化学腐蚀作用。
不管是闪蒸还是空化,都会对管道造成不同程度的损害,对安全运行
均是不利的,因此,选择节流孔板时应避免这两种情况的发生。由于孔板 下游的压力往往高于液体的饱和蒸汽压力,因此,选择节流孔板时,最主 要是防止空化的产生。
2防止流体产生汽蚀的方法
蚀,冲刷面换用高级材料不是彻底解决问题的办法,控制缩流 断面处的压力pvc,保持该压力不低于液体的饱和蒸汽压力pv,才是防止 汽蚀产生的一项根本措施。对于压降较大的管道,可通过多级降压,确保 介质经过每一个缩流断面时压力都大于液体的饱和蒸汽压力。?
3节流孔板压差的计算
阻塞流压差Ap
为了计算节流孔板的压差,需引入一个新的概念——阻塞流压差Aps。 当孔板两端的压差Ap增加时,流量qm也增加,当压差Ap增大到一定值 时,缩口处的压力pvc下降到流体饱和蒸气压力pv以下,一部分流体汽化, 管道流量不再随压差增加而增加,即形成所谓阻塞