Per què la vàlvula de papallona és propensa a la cavitació?

La susceptibilitat devàlvules de papallonaLa cavitació està estretament relacionada amb les seves característiques estructurals, característiques de dinàmica de fluids i condicions de funcionament. Els motius concrets són els següents:

1. L'estructura de la vàlvula de papallona condueix a la formació de zones locals de baixa pressió

Els components d'obertura i tancament de les vàlvules de papallona són plaques de papallona en forma de disc. Quan es gira per obrir-se, el fluid ha de fluir per la vora de la placa de la papallona. Una zona local de baixa pressió es formarà darrere de la placa de la papallona (costat aigües avall). Quan la pressió del fluid cau per sota de la pressió de vapor saturat, els gasos dissolts al líquid precipitaran i formaran bombolles, que és l'etapa inicial de la cavitació.

Escenari típic: en condicions de diferència de pressió o flux d'aigua d'alta velocitat, la velocitat del flux a la vora de la placa de la papallona augmenta bruscament. Segons el principi de Bernoulli, l'augment de la velocitat del flux condueix a una disminució de la pressió, agreujant encara més la formació de zones de baixa pressió i creant condicions per a la cavitació.

2. Impacte de la turbulència de fluids i col·lapse de bombolles

Quan el fluid porta bombolles a la zona d'alta pressió (com les canonades aigües avall devàlvules de papallona), les bombolles col·lapsaran ràpidament, produint micro dolls que afecten la superfície metàl·lica. La freqüència d'aquest impacte és extremadament alta (fins a desenes de milers de vegades per segon), provocant picats i pelades graduals a la superfície metàl·lica i, finalment, danyant la superfície de segellat.

Suport de dades: els experiments han demostrat que la força d'impacte generada pel col·lapse de la bombolla pot arribar a diversos centenars de megapascals, superant amb escreix la resistència a la fatiga dels materials metàl·lics normals, i és el mecanisme bàsic del dany per cavitació.

3. Les característiques reguladores de les vàlvules de papallona agreugen el risc de cavitació

Les vàlvules de papallona s'utilitzen habitualment per a la regulació del flux, però quan l'obertura és petita (<15 ° ~ 20 °), el fluid passa per l'estret espai entre la placa de papallona i el seient de la vàlvula, provocant un fort augment de la velocitat del flux, reduint encara més la pressió i augmentant significativament el risc de cavitació.

Cas d'enginyeria: a la vàlvula d'entrada o al sistema de tractament d'aigües residuals d'una central hidroelèctrica, si la vàlvula de papallona es troba en un estat d'ajust d'obertura petit durant molt de temps, apareixeran ràpidament pous de cavitació darrere de la placa de la vàlvula, provocant un error de segellat i requerint la substitució freqüent de la placa de la vàlvula o l'anell de segellat.

4. Influència de les característiques del mitjà i les condicions de funcionament

Mitjà que conté partícules: si el fluid conté partícules dures com ara sediments i òxids metàl·lics, el micro raig generat per la cavitació portarà les partícules per impactar la superfície de segellat, formant un dany compost de "cavitació d'erosió" i accelerant la fallada.

Mitjans d'alta temperatura o corrosius: la temperatura alta pot reduir la tensió superficial dels líquids i promoure la formació de bombolles; Els mitjans corrosius poden debilitar la capacitat anti-cavitació dels materials metàl·lics, i el doble efecte agreuja la fallada de les vàlvules de papallona.

5. Limitacions dels tipus i dissenys de vàlvules de papallona

Vàlvula de papallona excèntrica/central única: cal tenir en compte la direcció del flux d'aigua (placa de la vàlvula polaritzada aigües avall). La instal·lació inversa danyarà l'estabilitat del camp de flux i augmentarà el risc de cavitació.

Instal·lació de canonades verticals: el pes propi de la placa de la vàlvula pot causar una tensió desigual a la superfície de segellat, donant lloc a una reducció de la pressió local i induint cavitació.

Vàlvula de papallona segellada suau: els anells de segellat de goma són propensos a pelar-se i danyar-se sota l'impacte de la cavitació, mentre estan segellats amb forçavàlvules de papallona, encara que resistent a l'erosió, tenen costos més elevats i aplicacions limitades.