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SMC電磁閥氣蝕與閃蒸的危害分析及對(duì)策?
在SMC電磁閥的使用過(guò)程中,氣蝕和閃蒸是Z為常見(jiàn)的流動(dòng)現(xiàn)象,也是難以避免的現(xiàn)象。氣蝕產(chǎn)生的蒸汽氣泡、現(xiàn)象對(duì)閥內(nèi)件的破壞相當(dāng)嚴(yán)重,引起調(diào)節(jié)閥壽命的縮短;閃蒸會(huì)對(duì)閥芯產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷破壞,使閥芯和閥座密封處損害,SMC電磁閥閥門(mén)的關(guān)閉性能嚴(yán)重降低。氣蝕和閃蒸還可能引起噪音,振動(dòng)。因此克服調(diào)節(jié)閥的氣蝕和閃蒸,顯得尤為重要。
1 對(duì)SMC電磁閥產(chǎn)生氣蝕和閃蒸的分析
氣蝕和閃蒸都是針對(duì)于液體介質(zhì)而言,液體介質(zhì)在閥芯處節(jié)流時(shí),由于靜壓降低到液體的飽和蒸汽壓以下而使液體發(fā)生汽化的現(xiàn)象稱為空化,介質(zhì)流過(guò)閥座后,如果靜壓恢復(fù)到大于液體的飽和蒸氣壓時(shí),原空化的蒸汽又恢復(fù)成液體狀態(tài),這時(shí)汽泡破裂會(huì)釋放巨大的能量,會(huì)引起噪音、振動(dòng),導(dǎo)致閥內(nèi)件損壞,這一現(xiàn)象稱為氣蝕;如果靜壓不能恢復(fù)到液體的飽和蒸氣壓,則流出閥體的將會(huì)是蒸汽或蒸汽液體混合物,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷和噪音,這一現(xiàn)象稱為閃蒸。1~3來(lái)分別表示流體不產(chǎn)生氣蝕、產(chǎn)生氣蝕、產(chǎn)生閃蒸時(shí)流體在流經(jīng)閥體內(nèi)部時(shí)的壓力變化。
1.1 不產(chǎn)生氣蝕的壓差范圍
SMC電磁閥表示流體通過(guò)閥的時(shí)候,由于大于,不會(huì)引起沸騰現(xiàn)象,液體仍保持原有狀態(tài)。
P1———閥的入口壓力,P2———閥的出口壓力,Pv———閥入口溫度下的液體飽和蒸汽壓力,
Pc———液體(熱力學(xué))臨界壓力,Pvc———流體縮流斷面的壓力.
產(chǎn)生氣蝕狀態(tài)的壓差范圍
表示降以下的液體壓力,在出口側(cè)又恢復(fù)到以上,原產(chǎn)生的氣泡再破滅。
氣蝕狀態(tài)(Pvc<Pv,P2>Pv)
SMC電磁閥閥的入口壓力,P2———閥的出口壓力,Pv———閥入口溫度下的液體飽和蒸汽壓力,
SMC電磁閥液體(熱力學(xué))臨界壓力,Pvc———流體縮流斷面的壓力.
1.3 產(chǎn)生閃蒸狀態(tài)的壓差范圍
SMC電磁閥仍在以下徘徊,也未恢復(fù)到以上的區(qū)域,出口側(cè)出現(xiàn)氣液兩相的流體,這種現(xiàn)象稱為閃蒸,此時(shí)閥內(nèi)處于阻塞流狀態(tài),對(duì)流量影響極大。
SMC電磁閥閃蒸狀態(tài)(P2<Pv)
P1———閥的入口壓力,P2———閥的出口壓力,Pv———閥入口溫度下的液體飽和蒸汽壓力,
Pc———液體(熱力學(xué))臨界壓力,Pvc———流體縮流斷面的壓力.
為便于對(duì)液體在閥內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)分析,把一個(gè)有一定開(kāi)度的調(diào)節(jié)閥模擬成一個(gè)同心孔板如圖4所示。圖4用以說(shuō)明流體在閥內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)的速度和壓力的分布曲線。
SMC電磁閥流體通過(guò)閥門(mén)的壓力和速度變化曲線
SMC電磁閥根據(jù)熱力學(xué)*定律,如果流體流過(guò)系統(tǒng)邊界層沒(méi)有發(fā)熱和做功的能量損失,在該系統(tǒng)中沿確定的基準(zhǔn)面每點(diǎn)上的總能保持一定。流體通過(guò)孔板前開(kāi)始收縮,以便通過(guò)孔板,其流速與流體面積成反比,故流速增加,因?yàn)樗俣扰c壓力之和保持大約相,能量的相互轉(zhuǎn)換必然會(huì)由于速度增加導(dǎo)致壓力下降。
SMC電磁閥在鄰近孔板的下游,流體將達(dá)到它的Z小截面,Z大速度和Z小壓力,這點(diǎn)稱為縮流(Pvc)。如果該點(diǎn)速度充分增加,壓力降到蒸汽壓,就使得在流體中產(chǎn)生空腔。這便是氣蝕的*階段。從離開(kāi)縮流處的下游開(kāi)始,由于流體摩擦引起流體減速,其結(jié)果使流體截面和壓力增加,這一能量反向轉(zhuǎn)換即“壓力恢復(fù)”,在縮流處,壓力減少到蒸汽壓而形成的蒸汽泡在壓力增加的下游不可能存在,而會(huì)擠壓破裂恢復(fù)成液體狀態(tài),這一過(guò)程便是氣蝕。
SMC電磁閥由于液體中空腔破裂產(chǎn)生的沖擊波,向四周發(fā)射,當(dāng)這種沖擊波發(fā)生于鄰近的固體邊界層時(shí),就產(chǎn)生一種高度擠壓和連續(xù)不斷的小撞擊,任何一個(gè)確定的表面增量受到重復(fù)沖擊趨于疲勞直*,細(xì)小金屬層便會(huì)脫落。其他理論認(rèn)為,在此基礎(chǔ)上,還同時(shí)伴隨著化學(xué)腐蝕過(guò)程。
SMC電磁閥就閃蒸液體而言,由于蒸汽體積常常大于液體體積,以致于使液滴趨向于達(dá)到蒸汽高速度。液滴沖擊閥體表面如同固體顆粒沖擊表面一樣,使閥體材料損壞脫落。由于液體閃蒸產(chǎn)生的物理?yè)p壞一般發(fā)生在下游部分。如果閥門(mén)入口的液體接近于飽合狀態(tài),使得閃蒸開(kāi)始發(fā)生于閥體的上游部分,則閥座與閥芯的密封表面也可能受到影響。