Miért hajlamos a pillangószelep a kavitációra?

Az érzékenységpillangószelepekA kavitáció szorosan összefügg szerkezeti jellemzőikkel, folyadékdinamikai jellemzőikkel és működési körülményeikkel. A konkrét okok a következők:

1. A pillangószelep szerkezet helyi alacsony nyomású területek kialakulásához vezet

A pillangószelepek nyitó és záró elemei tárcsa alakú pillangólemezek. Amikor a nyitáshoz forog, a folyadéknak a pillangólemez széle körül kell áramolnia. Helyi alacsony nyomású zóna alakul ki a pillangólemez mögött (az áramlási oldalon). Amikor a folyadék nyomása a telített gőznyomás alá csökken, a folyadékban oldott gázok kicsapódnak, és buborékokat képeznek, ami a kavitáció kezdeti szakasza.

Tipikus forgatókönyv: Nagy nyomáskülönbség vagy nagy sebességű vízáramlás esetén az áramlási sebesség a pillangólemez szélén meredeken megnő. A Bernoulli-elv szerint az áramlási sebesség növekedése a nyomás csökkenéséhez vezet, tovább rontja az alacsony nyomású területek kialakulását, és feltételeket teremt a kavitációhoz.

2. Folyadék turbulencia és buborékösszeomlás hatása

Amikor a folyadék buborékokat szállít a nagynyomású zónába (például az alsó csővezetékekbepillangószelepek), a buborékok gyorsan összeomlanak, és mikrosugarak keletkeznek, amelyek a fémfelületet érintik. Ennek az ütközésnek a gyakorisága rendkívül magas (másodpercenként akár több tízezerszer is), ami fokozatos kimaródást és leválást okoz a fémfelületen, ami végső soron károsítja a tömítőfelületet.

Adatok alátámasztása: Kísérletek kimutatták, hogy a buborékok összeomlása által keltett ütési erő elérheti a több száz megapascalt, ami messze meghaladja a közönséges fémanyagok kifáradási szilárdságát, és ez a kavitációs károsodás fő mechanizmusa.

3. A pillangószelepek szabályozó tulajdonságai növelik a kavitáció kockázatát

A pillangószelepeket általában áramlásszabályozásra használják, de ha a nyílás kicsi (<15 °~20 °), a folyadék áthalad a pillangólemez és a szelepülék közötti keskeny résen, ami az áramlási sebesség éles növekedését okozza, tovább csökkenti a nyomást és jelentősen növeli a kavitáció kockázatát.

Mérnöki eset: Vízerőmű bemeneti szelepében vagy szennyvíztisztító rendszerében, ha a pillangószelep hosszú ideig kis nyílású beállítási állapotban van, a szeleplemez mögött gyorsan kavitációs gödrök jelennek meg, amelyek tömítési hibát okoznak, és a szeleplemez vagy a tömítőgyűrű gyakori cseréjét teszik szükségessé.

4. A közeg jellemzőinek és működési feltételeinek befolyása

Részecskéket tartalmazó közeg: Ha a folyadék kemény részecskéket, például üledéket és fém-oxidokat tartalmaz, a kavitáció által generált mikrosugár szállítja a részecskéket, hogy a tömítőfelületre ütközzenek, így "eróziós kavitációs" kompozit sérülést képezve, és felgyorsuljon a hiba.

Magas hőmérsékletű vagy korrozív közeg: A magas hőmérséklet csökkentheti a folyadékok felületi feszültségét és elősegítheti a buborékok képződését; A korrozív közeg gyengítheti a fémanyagok kavitációs képességét, és a kettős hatás súlyosbítja a pillangószelepek meghibásodását.

5. A pillangószelep típusok és kivitelek korlátai

Egyetlen excenteres/középső pillangószelep: Figyelembe kell venni a víz áramlási irányát (a szeleplap lefelé előfeszítve). A fordított telepítés károsítja az áramlási mező stabilitását és növeli a kavitáció kockázatát.

Függőleges csővezeték beépítés: A szeleplemez önsúlya egyenetlen feszültséget okozhat a tömítőfelületen, ami helyi nyomáscsökkenést és kavitációt okozhat.

Puha tömítésű pillangószelep: A gumi tömítőgyűrűk hajlamosak a leválásra és a kavitációs hatás hatására megsérülni, míg a kemény tömítésekpillangószelepek, bár ellenállnak az eróziónak, magasabbak a költségek és korlátozottak az alkalmazások.