Защо дроселната клапа е склонна към кавитация?

Податливостта набътерфлай клапикавитацията е тясно свързана с техните структурни характеристики, характеристики на динамиката на флуида и условия на работа. Конкретните причини са следните:

1. Структурата на дроселната клапа води до образуването на локални зони с ниско налягане

Компонентите за отваряне и затваряне на бътерфлай клапите са дискови бътерфлай плочи. Когато се върти, за да се отвори, течността трябва да тече около ръба на плочата на пеперудата. Локална зона с ниско налягане ще се образува зад плочата на пеперудата (от страната надолу по течението). Когато налягането на течността падне под налягането на наситените пари, разтворените газове в течността ще се утаят и ще образуват мехурчета, което е началният етап на кавитация.

Типичен сценарий: При висока разлика в налягането или условия на високоскоростен воден поток, скоростта на потока на ръба на плочата на пеперуда се увеличава рязко. Според принципа на Бернули, увеличаването на скоростта на потока води до намаляване на налягането, което допълнително засилва образуването на зони с ниско налягане и създава условия за кавитация.

2. Въздействие на турбуленцията на течността и колапс на мехурчета

Когато течността носи мехурчета в зоната с високо налягане (като тръбопроводи надолу по веригата набътерфлай клапи), мехурчетата бързо ще се срутят, произвеждайки микроструи, които удрят металната повърхност. Честотата на този удар е изключително висока (до десетки хиляди пъти в секунда), което води до постепенно образуване на вдлъбнатини и лющене върху металната повърхност, което в крайна сметка уврежда уплътняващата повърхност.

Поддържане на данни: Експериментите показват, че силата на удара, генерирана от свиването на мехурчета, може да достигне няколкостотин мегапаскала, далеч надвишавайки якостта на умора на обикновените метални материали, и е основният механизъм на кавитационното увреждане.

3. Регулиращите характеристики на бътерфлай клапите увеличават риска от кавитация

Бътерфлай клапите обикновено се използват за регулиране на потока, но когато отворът е малък (<15 °~20 °), течността преминава през тясната междина между плочата на дросела и леглото на клапана, причинявайки рязко увеличаване на скоростта на потока, допълнително намалявайки налягането и значително увеличавайки риска от кавитация.

Инженерен случай: Във входящия клапан или системата за пречистване на отпадъчни води на водноелектрическа централа, ако дроселната клапа е в състояние на регулиране на малък отвор за дълго време, зад плочата на клапана бързо ще се появят кавитационни вдлъбнатини, причинявайки повреда на уплътнението и изискваща честа смяна на плочата на клапана или уплътнителния пръстен.

4. Влияние на характеристиките на средата и условията на работа

Среда, съдържаща частици: Ако течността съдържа твърди частици, като утайки и метални оксиди, микроструята, генерирана от кавитация, ще пренесе частиците, за да удари уплътнителната повърхност, образувайки композитно увреждане „ерозионна кавитация“ и ускорявайки повредата.

Висока температура или корозивна среда: Високата температура може да намали повърхностното напрежение на течностите и да насърчи образуването на мехурчета; Корозивните среди могат да отслабят антикавитационната способност на металните материали, а двойният ефект влошава повредата на дроселните клапи.

5. Ограничения на типовете и конструкциите на дроселните клапи

Единична ексцентрична/централна дроселна клапа: Необходимо е да се вземе предвид посоката на водния поток (вентилната плоча е наклонена надолу). Обратната инсталация ще наруши стабилността на полето на потока и ще увеличи риска от кавитация.

Вертикален монтаж на тръбопровод: Собственото тегло на пластината на клапана може да причини неравномерно напрежение върху уплътняващата повърхност, което води до локално намаляване на налягането и предизвикване на кавитация.

Мека уплътнена дроселна клапа: гумените уплътнителни пръстени са склонни към отлепване и повреда при кавитационен удар, докато са твърдо уплътненибътерфлай клапи, въпреки че са устойчиви на ерозия, имат по-високи разходи и ограничени приложения.