Zašto je leptir ventil sklon kavitaciji?

Osjetljivost naleptir ventiliKavitacija je usko povezana s njihovim strukturnim karakteristikama, karakteristikama dinamike fluida i radnim uvjetima. Konkretni razlozi su sljedeći:

1. Struktura leptir ventila dovodi do stvaranja lokalnih područja niskog tlaka

Komponente za otvaranje i zatvaranje leptir ventila su leptir ploče u obliku diska. Kada se okreće za otvaranje, tekućina mora teći oko ruba leptir ploče. Iza leptir ploče (nizvodna strana) formirat će se lokalna zona niskog tlaka. Kada tlak tekućine padne ispod tlaka zasićene pare, otopljeni plinovi u tekućini će se istaložiti i formirati mjehuriće, što je početni stadij kavitacije.

Tipični scenarij: U uvjetima velike razlike tlaka ili velike brzine protoka vode, brzina protoka na rubu leptiraste ploče naglo raste. Prema Bernoullijevom principu, povećanje brzine protoka dovodi do smanjenja tlaka, što dodatno pogoršava stvaranje područja niskog tlaka i stvara uvjete za kavitaciju.

2. Utjecaj turbulencije fluida i kolaps mjehurića

Kada tekućina nosi mjehuriće u zonu visokog tlaka (kao što su nizvodni cjevovodileptir ventili), mjehurići će se brzo skupiti, stvarajući mikro mlazove koji udaraju u metalnu površinu. Učestalost ovog udara je izuzetno visoka (do desetak tisuća puta u sekundi), uzrokujući postupno stvaranje rupa i ljuštenja na metalnoj površini, što u konačnici oštećuje brtvenu površinu.

Podrška podacima: Eksperimenti su pokazali da udarna sila koju stvara kolaps mjehurića može doseći nekoliko stotina megapaskala, daleko premašujući čvrstoću običnih metalnih materijala na zamor, te je temeljni mehanizam kavitacijskog oštećenja.

3. Regulacijska svojstva leptirastih ventila povećavaju rizik od kavitacije

Leptir ventili se obično koriste za regulaciju protoka, ali kada je otvor mali (<15 °~20 °), tekućina prolazi kroz uski razmak između leptiraste ploče i sjedišta ventila, uzrokujući naglo povećanje brzine protoka, dodatno smanjujući tlak i značajno povećavajući rizik od kavitacije.

Inženjerski slučaj: U ulaznom ventilu ili sustavu za pročišćavanje otpadnih voda hidroelektrane, ako je leptir ventil dulje vrijeme u stanju podešavanja malog otvora, iza ploče ventila brzo će se pojaviti kavitacijske jame, uzrokujući neuspjeh brtvljenja i zahtijevajući čestu zamjenu ploče ventila ili brtvenog prstena.

4. Utjecaj karakteristika medija i uvjeta rada

Medij koji sadrži čestice: Ako tekućina sadrži tvrde čestice kao što su sediment i metalni oksidi, mikro mlaz generiran kavitacijom odnijet će čestice da udare u brtvenu površinu, stvarajući kompozitno oštećenje "erozije kavitacije" i ubrzavajući kvar.

Visoka temperatura ili korozivni mediji: Visoka temperatura može smanjiti površinsku napetost tekućina i pospješiti stvaranje mjehurića; Korozivni mediji mogu oslabiti antikavitacijsku sposobnost metalnih materijala, a dvostruki učinak pogoršava kvar leptir ventila.

5. Ograničenja tipova i dizajna leptir ventila

Jednostruki ekscentrični/centralni leptir ventil: Potrebno je uzeti u obzir smjer protoka vode (ploča ventila nagnuta nizvodno). Obrnuta instalacija oštetit će stabilnost polja protoka i povećati rizik od kavitacije.

Vertikalna ugradnja cjevovoda: Vlastita težina ploče ventila može uzrokovati neravnomjerno naprezanje na brtvenoj površini, što rezultira lokalnim smanjenjem tlaka i izazivanjem kavitacije.

Meko zabrtvljeni leptir ventil: Gumeni brtveni prstenovi su skloni ljuštenju i oštećenju pod utjecajem kavitacije, dok su čvrsto zabrtvljenileptir ventili, iako su otporni na eroziju, imaju veće troškove i ograničenu primjenu.