基本介紹
- 中文名：節流孔板
- 外文名：calibrated orifice
- 原理：由於孔板的局部阻力
- 作用：流束會變細或收縮
- 閃蒸和空化：主要區別在於汽泡是否破裂
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汽蝕現象
作用
節流孔板的作用，就是在管道的適當地方將孔徑變小，當液體經過縮口，流束會變細或收縮。流束的最小橫斷面出現在實際縮口的下游，稱為縮流斷面。在縮流斷面處，流速是最大的，流速的增加伴隨著縮流斷面處壓力的大大降低。當流束擴展進入更大的區域，速度下降，壓力增加，但下游壓力不會完全恢復到上游的壓力，這是由於較大內部紊流和能量消耗的結果。如果縮流斷面處的壓力pvc降到液體對應溫度下的飽和蒸汽壓力pv以下，流束中就有蒸汽及溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，壓力越低，汽泡越多。如果孔板下游的壓力p2仍低於液體的飽和蒸汽壓力，汽泡將在下游的管道繼續產生，液汽兩相混合存在，這種現象就是閃蒸。如果下游壓力恢復到高於液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓的作用下，迅速凝結而破裂，在汽泡破裂的瞬間，產生局部空穴，高壓水以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個衝擊力。由於汽泡中的氣體和蒸汽來不及在瞬間全部溶解和凝結，在衝擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水壓縮、凝結，如此形成多次反覆，並產生一種類似於我們可以想像的砂石流過管道的噪音，此種現象稱為空化（見圖2）。流道材料表面在水擊壓力作用下，形成疲勞而遭到嚴重破壞。我們把汽泡的形成、發展和破裂以致材料受到破壞的全部過程稱為汽蝕現象。
閃蒸和空化
閃蒸和空化的主要區別在於汽泡是否破裂。存在閃蒸現象的系統管道，由於介質為汽水兩相流，介質比容和流速成倍增加，沖刷表面磨損相當厲害，其表現為沖刷面有平滑拋光的外形。閃蒸也產生噪音和振動，但其聲級值一般為80 dB以下，不超出規範規定的許可範圍。空化則不然，汽泡破裂和高速衝擊會引起嚴重的噪音，管道振動大，在流道表面極微小的面積上，衝擊力形成的壓力可高達幾百甚至上千兆帕，衝擊頻率可達每秒幾萬次，在短時間內就可能引起沖刷面的嚴重損壞，其表現為沖刷面會產生類似於煤渣的粗糟表面。而且，由液體中逸出的氧氣等活性氣體，藉助汽泡凝結時放出熱量，也會對金屬起化學腐蝕作用。
不管是閃蒸還是空化，都會對管道造成不同程度的損害，對安全運行均是不利的，因此，選擇節流孔板時應避免這兩種情況的發生。由於孔板下游的壓力往往高於液體的飽和蒸汽壓力，因此，選擇節流孔板時，最主要是防止空化的產生。
防汽蝕法
對於汽蝕，沖刷面換用高級材料不是徹底解決問題的辦法，控制縮流斷面處的壓力pvc，保持該壓力不低於液體的飽和蒸汽壓力pv，才是防止汽蝕產生的一項根本措施。對於壓降較大的管道，可通過多級降壓，確保介質經過每一個縮流斷面時壓力都大於液體的飽和蒸汽壓力。
