閥門常見問題之"高壓力降"

由于上遊和下遊壓力的差别，物(wù)流通過閥門流動，它叫做壓力降（△P）或壓差。如果管線(xiàn)尺寸在閥門上遊和閥門下遊兩者是相同的且速度是恒定的，閥門必須經過摩擦損失而降低流體(tǐ)壓力從而産(chǎn)生流動。閥門摩擦損失的一部分(fēn)起因于流體(tǐ)和閥門壁的摩擦。但是此摩擦很(hěn)小(xiǎo)，對于适當的流體(tǐ)不能(néng)産(chǎn)生足夠的壓力降。使閥門産(chǎn)生明顯的壓力損失的更有(yǒu)效的方法是通過閥體(tǐ)内的節流。因為(wèi)許多(duō)閥門設計成允許閥門一部分(fēn)比管線(xiàn)更為(wèi)狹窄，它能(néng)很(hěn)容易地在流體(tǐ)層中(zhōng)提供節流。因為(wèi)守恒定律，當流體(tǐ)接近閥門時，為(wèi)了使全部流體(tǐ)通過閥門，它的速度要增加。反之，相應産(chǎn)生壓力下降。

    最高流速和最低壓力發生在最狹窄縮頸處的下遊，它叫做收縮斷面。圖二表示收縮斷面不是在本身節流處，而是在節流下遊的一段距離，此距離随着所涉及的壓力而變。在收縮斷面物(wù)流流速是最大的速度時，物(wù)流層的流動面積則是其最小(xiǎo)值。

    在收縮斷面之後，物(wù)流變慢和壓力再次升高，但未達到原始上遊壓力值。上遊壓力與下遊壓力之間的差值是物(wù)流通過閥門時由摩擦損失造成的，它叫做永久壓力降。收縮斷面的壓力和下遊壓力

    閥門的流率可(kě)通過減少下遊壓力而增加。對于液體(tǐ)操作(zuò)，物(wù)流可(kě)被下落到低于物(wù)流蒸汽壓的壓力降所限制，它将産(chǎn)生内向爆炸氣泡和氣體(tǐ)的氣阱（分(fēn)别叫做氣穴或閃蒸）。當液體(tǐ)物(wù)流已被混有(yǒu)氣泡或氣阱的流體(tǐ)本身所飽合時，發生物(wù)流堵塞，且通過降低下流壓力也不能(néng)再增加。換言之，液體(tǐ)中(zhōng)氣體(tǐ)的形成擠滿了收縮斷面而限制了能(néng)夠通過閥門的流量。對于氣體(tǐ)，當流速接近聲速，也可(kě)能(néng)發生物(wù)流堵塞，且盡管下遊壓力已減少但閥門也不能(néng)增加流量    

    閥門高壓力降效應

     如上讨論，閥門的下列功能(néng)取決于存在壓力降，它使物(wù)流自上遊容器流入下遊容器或通向大氣。因為(wèi)壓力降的産(chǎn)生是由于閥門通過摩擦損失而吸引能(néng)量，理(lǐ)想的壓力降使得全部物(wù)流通過閥體(tǐ)流動而無過高的流速，吸收較少能(néng)量。但是，某些工(gōng)藝系統，由于系統的要求，在通過閥門時可(kě)能(néng)産(chǎn)生大的壓力降。

    高的壓力降通過閥門時産(chǎn)生許多(duō)問題，例如氣穴、閃蒸、堵塞物(wù)流、高噪聲水平和振動。這些問題引起許多(duō)直接影響：對閥體(tǐ)和閥芯的磨損和氣穴的損傷，閥門本身的失靈或性能(néng)變差，附屬儀表的校準漂移，管線(xiàn)疲勞或鄰近工(gōng)人的聽力損害。在這種情況下，高壓力降下操作(zuò)的閥門要求使用(yòng)較貴的閥芯、更為(wèi)頻繁的維護、大量備件庫存和管線(xiàn)支架。這些措施增加了維護和工(gōng)程造價。

    雖然用(yòng)戶注意到高壓力降的影響，但存在高壓力降的最大威脅是降低了工(gōng)藝系統的效率。因為(wèi)高壓力降吸收大量能(néng)量，使能(néng)量自系統中(zhōng)損失。在大多(duō)數工(gōng)藝系統中(zhōng)，加入到系統的能(néng)量是由鍋爐或泵的壓力所産(chǎn)生的。量的兩種方法，多(duō)能(néng)量被系統吸收時，包括高壓力降閥門的能(néng)量損失，則必須使用(yòng)較大的鍋爐或泵。所以，如果系統設計中(zhōng)僅有(yǒu)少數高壓力降閥門，則系統更為(wèi)有(yǒu)效，并能(néng)使用(yòng)較小(xiǎo)的鍋爐和泵。