节流孔板的作用，就是在管道的适当地方将孔径变小，当液体经过缩口，流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩口的下游，称为缩流断面。在缩流断面处，流速是最大的，流速的增加伴随着缩流断面处压力的大大降低。当流束扩展进入更大的区域，速度下降，压力增加，但下游压力不会完全恢复到上游的压力，这是由于较大内部流和能量消耗的结果。如果缩流断面处的压力pvc降到液体对应温度下的饱和蒸汽压力pv以下，流束中就有蒸汽及溶解在水中的气体逸出，形成蒸汽与气体混合的小汽泡，压力越低，汽泡越多。如果孔板下游的压力p2仍低于液体的饱和蒸汽压力，汽泡将在下游的管道继续产生，液汽两相混合存在，这种现象就是闪蒸。如果下游压力恢复到高于液体的饱和蒸汽压力，汽泡在高压的作用下，迅速凝结而破裂，在汽泡破裂的瞬间，产生局部空穴，高压水以极高的速度流向这些原汽泡占有的空间，形成一个冲击力。由于汽泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结，在冲击力作用下又分成小汽泡，再被高压水压缩、凝结，如此形成多次反复，并产生一种类似于我们可以想象的砂石流过管道的噪音，此种现象称为空化(见图2)。流道材料表面在水击压力作用下，形成疲劳而遭到严重破坏。我们把汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程称为汽蚀现象。 为了计算节流孔板的压差，需引入一个新的概念--阻塞流压差Δps。当孔板两端的压差Δp增加时，流量qm也增加，当压差Δp增大到一定值时，缩口处的压力pvc下降到流体饱和蒸汽压力pv以下，一部分流体汽化，管道流量不再随压差增加而增加，即形成所谓阻塞流现象。此时，孔板两端的压差称为阻塞流压差Δps。当节流孔板的实际压差Δp小于其对应的Δps时，就可避免闪蒸或汽蚀的发生。当管道两端压差较大时，可采用多级减压，但每一级节流孔板的实际压差Δp均应小于本级入口对应的Δps。 根据文献，多级节流孔板的的压降按几何级数递减，当第1级节流孔板实际压降为Δp1时，第2级孔板减压至Δp1/2，第3级孔板减压至Δp1/22，第4级孔板减压至Δp1/23，……，第n+1级孔板减压至Δp1/2n，直减到末级孔板后压力接近所需压力为止。 以某厂凝补泵再循环管为例，在机组运行过程中，发现管道振动大。分析原因为:凝补泵在正常运行时，出口压力约1.5 MPa，补给水箱进口处的压力约0.12 MPa，当泵出口的除盐水经再循环管回流至补给水箱时，由于压差较大，且管道上只装了一个电动闸阀而非调节阀，因此引起振动。为了减少振动，在第一次设计变更中，采用增加节流孔板的方式，实际运行后，泵出口的管道振动有所改善，但节流孔板后的管道出现汽蚀现象。说明靠增加节流孔板来进行降压的思路是对的，但孔板的选择应有所调整。 孔板级数： p1--孔板入口压力; pc--热力学临界压力，对于水，pc=22.5 MPa; FL--液体压力恢复系数，暂定为0.9; FF--临界压力比系数。 由于p1=1.5 MPa，p2=0.165 MPa，20 ℃时pv=2.338 5 kPa，根据式(1)至式(3)，得Δp=1?335 MPa，Δps=1?213 MPa。由于Δp>Δps，且p2>pv，所以采用1级节流孔板将产生汽蚀现象。为了避免气蚀的发生，至少应装2级节流孔板。 |