Zašto je leptir ventil sklon kavitaciji?

Osjetljivost naleptir ventilikavitacija je usko povezana sa njihovim strukturnim karakteristikama, karakteristikama dinamike fluida i uslovima rada. Konkretni razlozi su sljedeći:

1. Struktura leptir ventila dovodi do formiranja lokalnih područja niskog pritiska

Komponente za otvaranje i zatvaranje leptir ventila su leptir ploče u obliku diska. Prilikom rotacije da bi se otvorila, tekućina treba da teče oko ruba leptir ploče. Lokalna zona niskog pritiska će se formirati iza leptir ploče (nizvodna strana). Kada pritisak fluida padne ispod pritiska zasićene pare, rastvoreni gasovi u tečnosti će se taložiti i formirati mehuriće, što je početna faza kavitacije.

Tipičan scenario: U uslovima velike razlike pritiska ili velike brzine protoka vode, brzina protoka na ivici leptiraste ploče naglo raste. Prema Bernoullijevom principu, povećanje brzine protoka dovodi do smanjenja pritiska, dodatno pogoršavajući formiranje područja niskog pritiska i stvarajući uslove za kavitaciju.

2. Utjecaj turbulencije fluida i kolapsa mjehurića

Kada fluid nosi mjehuriće u zonu visokog pritiska (kao što su nizvodni cjevovodi odleptir ventili), mjehurići će se brzo srušiti, stvarajući mikromlazeve koji udaraju o metalnu površinu. Učestalost ovog udara je izuzetno visoka (do desetine hiljada puta u sekundi), uzrokujući postupno udubljenje i ljuštenje na metalnoj površini, što na kraju oštećuje zaptivnu površinu.

Podrška podataka: Eksperimenti su pokazali da udarna sila nastala kolapsom mjehura može doseći nekoliko stotina megapaskala, što daleko premašuje čvrstoću na zamor običnih metalnih materijala, i predstavlja osnovni mehanizam oštećenja kavitacije.

3. Regulatorne karakteristike leptir ventila povećavaju rizik od kavitacije

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

Inženjerski slučaj: U ulaznom ventilu ili sistemu za obradu otpadnih voda hidroelektrane, ako je leptir ventil u stanju podešavanja malog otvaranja dugo vremena, iza ploče ventila brzo će se pojaviti kavitacijske jame, uzrokujući kvar zaptivanja i zahtijevajući čestu zamjenu ploče ventila ili zaptivnog prstena.

4. Uticaj karakteristika medija i uslova rada

Medij koji sadrži čestice: Ako tekućina sadrži tvrde čestice kao što su sediment i metalni oksidi, mikromlaz koji nastaje kavitacijom nosit će čestice da udare na površinu zaptivanja, formirajući kompozitno oštećenje "erozione kavitacije" i ubrzavajući kvar.

Visoka temperatura ili korozivni mediji: Visoka temperatura može smanjiti površinski napon tečnosti i podstaći stvaranje mjehurića; Korozivni mediji mogu oslabiti sposobnost metalnih materijala protiv kavitacije, a dvostruki efekat 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 je nagnuta nizvodno). Reverzna instalacija će oštetiti stabilnost polja protoka i povećati rizik od kavitacije.

Vertikalna instalacija cjevovoda: vlastita težina ploče ventila može uzrokovati neravnomjerno naprezanje na površini zaptivanja, što rezultira lokalnim smanjenjem pritiska i izazivanjem kavitacije.

Meko zaptivni leptir ventil: gumeni zaptivni prstenovi su skloni ljuštenju i oštećenju pod uticajem kavitacije, dok su čvrsto zaptivnileptir ventili, iako otporni na eroziju, imaju veće troškove i ograničenu primjenu.