De ce supapa fluture este predispusă la cavitație?

Susceptibilitatea desupape fluturecavitația este strâns legată de caracteristicile lor structurale, caracteristicile dinamicii fluidelor și condițiile de funcționare. Motivele specifice sunt următoarele:

1. Structura supapei fluture duce la formarea unor zone locale de joasă presiune

Componentele de deschidere și închidere ale supapelor fluture sunt plăci fluture în formă de disc. Când se rotește pentru a se deschide, fluidul trebuie să curgă în jurul marginii plăcii fluture. O zonă locală de joasă presiune se va forma în spatele plăcii fluture (partea din aval). Când presiunea fluidului scade sub presiunea vaporilor saturați, gazele dizolvate în lichid vor precipita și vor forma bule, care este etapa inițială a cavitației.

Scenariu tipic: În condiții de diferență de presiune ridicată sau condiții de curgere a apei de mare viteză, viteza curgerii la marginea plăcii fluture crește brusc. Conform principiului lui Bernoulli, creșterea vitezei de curgere duce la o scădere a presiunii, exacerbând și mai mult formarea zonelor de joasă presiune și creând condiții pentru cavitație.

2. Impactul turbulenței fluidelor și al colapsului bulelor

Când fluidul transportă bule în zona de înaltă presiune (cum ar fi conductele din aval alesupape fluture), bulele se vor prăbuși rapid, producând micro jeturi care impactează suprafața metalică. Frecvența acestui impact este extrem de mare (de până la zeci de mii de ori pe secundă), provocând zâmbituri și exfoliere treptate pe suprafața metalică, deteriorand în cele din urmă suprafața de etanșare.

Suport de date: Experimentele au arătat că forța de impact generată de prăbușirea bulelor poate atinge câteva sute de megapascali, depășind cu mult rezistența la oboseală a materialelor metalice obișnuite și este mecanismul de bază al deteriorarii cavitației.

3. Caracteristicile de reglare ale supapelor fluture exacerba riscul de cavitație

Supapele fluture sunt utilizate în mod obișnuit pentru reglarea debitului, dar atunci când deschiderea este mică (<15 °~20 °), fluidul trece prin spațiul îngust dintre placa fluture și scaunul supapei, provocând o creștere bruscă a vitezei de curgere, reducând și mai mult presiunea și crescând semnificativ riscul de cavitație.

Caz tehnic: În supapa de admisie sau sistemul de tratare a apelor uzate al unei centrale hidroelectrice, dacă supapa fluture este într-o stare de reglare a deschiderii mici pentru o lungă perioadă de timp, gropile de cavitație vor apărea rapid în spatele plăcii supapei, provocând defecțiuni de etanșare și necesitând înlocuirea frecventă a plăcii supapei sau a inelului de etanșare.

4. Influența caracteristicilor medii și a condițiilor de funcționare

Mediu care conține particule: Dacă fluidul conține particule dure, cum ar fi sedimentul și oxizii metalici, microjetul generat de cavitație va transporta particulele pentru a impacta suprafața de etanșare, formând o deteriorare a compozitului „cavitație prin eroziune” și accelerând defecțiunea.

Temperatură ridicată sau medii corozive: Temperatura ridicată poate reduce tensiunea superficială a lichidelor și poate promova formarea de bule; Mediile corozive pot slăbi capacitatea anti cavitație a materialelor metalice, iar efectul dublu exacerbează eșecul supapelor fluture.

5. Limitări ale tipurilor și modelelor de supape fluture

Vană fluture excentrică/centrală unică: Este necesar să se ia în considerare direcția curgerii apei (placa supapei polarizată în aval). Instalarea inversă va deteriora stabilitatea câmpului de curgere și va crește riscul de cavitație.

Instalarea conductei verticale: Greutatea proprie a plăcii supapei poate cauza stres neuniform pe suprafața de etanșare, ducând la reducerea presiunii locale și inducând cavitația.

Supapă fluture etanșată moale: inelele de etanșare din cauciuc sunt predispuse la exfoliere și deteriorare la impactul cavitației, în timp ce sunt etanșate taresupape fluture, desi rezistente la eroziune, au costuri mai mari si aplicatii limitate.