由于上游和下游壓力的差別,物流通過閥門流動,它叫做壓力降(△P)或壓差。如果管線尺寸在閥門上游和閥門下游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壓力從而產生流動。閥門摩擦損失的一部分起因于流體和閥門壁的摩擦。但是此摩擦很小,對于適當的流體不能產生足夠的壓力降。使閥門產生明顯的壓力損失的更有效的方法是通過閥體內的節流。因為許多閥門設計成允許閥門一部分比管線更為狹窄,它能很容易地在流體層中提供節流。因為守恒定律,當流體接近閥門時,為了使全部流體通過閥門,它的速度要增加。反之,相應產生壓力下降。
最(zui)(zui)高流(liu)速(su)和最(zui)(zui)低壓(ya)力發生(sheng)在(zai)最(zui)(zui)狹窄(zhai)縮頸處的下(xia)游,它(ta)叫(jiao)做收(shou)縮斷面(mian)(mian)。圖(tu)二表示收(shou)縮斷面(mian)(mian)不(bu)是(shi)在(zai)本身(shen)節(jie)流(liu)處,而(er)是(shi)在(zai)節(jie)流(liu)下(xia)游的一段距離,此(ci)距離隨著所涉及的壓(ya)力而(er)變(bian)。在(zai)收(shou)縮斷面(mian)(mian)物流(liu)流(liu)速(su)是(shi)最(zui)(zui)大的速(su)度(du)時,物流(liu)層的流(liu)動面(mian)(mian)積則(ze)是(shi)其最(zui)(zui)小值。
在收縮(suo)斷面(mian)之后,物流變慢和(he)壓(ya)(ya)力(li)再次升(sheng)高,但未(wei)達(da)到原(yuan)始上(shang)游(you)(you)壓(ya)(ya)力(li)值。上(shang)游(you)(you)壓(ya)(ya)力(li)與(yu)下游(you)(you)壓(ya)(ya)力(li)之間的(de)差值是(shi)物流通(tong)過閥門時由摩擦損(sun)失造成的(de),它叫做永久壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)。收縮(suo)斷面(mian)的(de)壓(ya)(ya)力(li)和(he)下游(you)(you)壓(ya)(ya)力(li)
閥(fa)(fa)門(men)(men)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)率(lv)可(ke)(ke)通過減少(shao)下游(you)壓(ya)(ya)力(li)而增加。對于液(ye)體操作,物(wu)(wu)流(liu)(liu)(liu)可(ke)(ke)被下落到低于物(wu)(wu)流(liu)(liu)(liu)蒸汽壓(ya)(ya)的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)降所限制,它將產生(sheng)內向爆炸氣(qi)(qi)泡和氣(qi)(qi)體的(de)(de)氣(qi)(qi)阱(jing)(分別叫做氣(qi)(qi)穴(xue)或閃蒸)。當液(ye)體物(wu)(wu)流(liu)(liu)(liu)已被混(hun)有氣(qi)(qi)泡或氣(qi)(qi)阱(jing)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體本身所飽合時,發生(sheng)物(wu)(wu)流(liu)(liu)(liu)堵塞,且通過降低下流(liu)(liu)(liu)壓(ya)(ya)力(li)也(ye)不能再(zai)增加。換言之,液(ye)體中氣(qi)(qi)體的(de)(de)形成(cheng)擠滿(man)了(le)收縮斷面而限制了(le)能夠通過閥(fa)(fa)門(men)(men)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)量。對于氣(qi)(qi)體,當流(liu)(liu)(liu)速接(jie)近聲速,也(ye)可(ke)(ke)能發生(sheng)物(wu)(wu)流(liu)(liu)(liu)堵塞,且盡管下游(you)壓(ya)(ya)力(li)已減少(shao)但閥(fa)(fa)門(men)(men)也(ye)不能增加流(liu)(liu)(liu)量
閥門高壓力降效應
如(ru)上討論,閥門(men)的(de)(de)下(xia)列功能(neng)取決于存在壓(ya)力降,它使(shi)物(wu)流(liu)自上游容器流(liu)入(ru)下(xia)游容器或通(tong)向大(da)氣。因(yin)為(wei)壓(ya)力降的(de)(de)產(chan)生是由于閥門(men)通(tong)過摩擦損失(shi)而吸引能(neng)量,理想的(de)(de)壓(ya)力降使(shi)得全部物(wu)流(liu)通(tong)過閥體流(liu)動而無過高的(de)(de)流(liu)速,吸收較少能(neng)量。但(dan)是,某些工藝系統(tong),由于系統(tong)的(de)(de)要求(qiu),在通(tong)過閥門(men)時可(ke)能(neng)產(chan)生大(da)的(de)(de)壓(ya)力降。
高(gao)(gao)的(de)壓力降(jiang)通過閥門時產生(sheng)許多問(wen)題,例(li)如氣穴、閃蒸、堵塞(sai)物流(liu)、高(gao)(gao)噪聲水平和(he)振動。這些(xie)問(wen)題引起許多直接影響(xiang):對閥體和(he)閥芯的(de)磨(mo)損和(he)氣穴的(de)損傷,閥門本身的(de)失靈(ling)或性能變差,附屬(shu)儀表的(de)校準漂移,管線疲勞或鄰近工人的(de)聽力損害。在(zai)這種情況下(xia),高(gao)(gao)壓力降(jiang)下(xia)操(cao)作的(de)閥門要求(qiu)使(shi)用(yong)較(jiao)貴(gui)的(de)閥芯、更(geng)為頻繁的(de)維(wei)護(hu)、大量備件庫存和(he)管線支架。這些(xie)措施增(zeng)加了(le)維(wei)護(hu)和(he)工程造價。
雖然用戶注意到(dao)高(gao)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)的(de)影(ying)響(xiang),但存(cun)在高(gao)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)的(de)最大威脅(xie)是(shi)降(jiang)低了工藝系(xi)(xi)統的(de)效率。因為高(gao)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)吸(xi)收大量能(neng)(neng)量,使能(neng)(neng)量自系(xi)(xi)統中(zhong)損(sun)失(shi)(shi)。在大多數工藝系(xi)(xi)統中(zhong),加入到(dao)系(xi)(xi)統的(de)能(neng)(neng)量是(shi)由鍋爐或泵的(de)壓(ya)力(li)(li)所產生(sheng)的(de)。量的(de)兩(liang)種方法,多能(neng)(neng)量被系(xi)(xi)統吸(xi)收時,包括高(gao)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)閥門的(de)能(neng)(neng)量損(sun)失(shi)(shi),則(ze)必(bi)須使用較大的(de)鍋爐或泵。所以,如果(guo)系(xi)(xi)統設計(ji)中(zhong)僅有少數高(gao)壓(ya)力(li)(li)降(jiang)閥門,則(ze)系(xi)(xi)統更為有效,并能(neng)(neng)使用較小的(de)鍋爐和泵。
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