闪蒸 空化
调节阀闪蒸、空化及阻塞流的分析与处理
调节阀闪蒸、空化及阻塞流的分析与处理黄俊华;马辉【摘要】This paper discusses in detail the causes of control valve flash, cavitation and blocking flow and its effects on the production and harm, respectively expounds how to judge by calculation analysis of control valve is the emergence of these three phenomena, and the occurrence of which one or several, and combining the example to carry on the analysis and judgment proposed solutions. Provide a reference for engineering design personnel in valve selection.%本文详细论述调节阀闪蒸、空化及阻塞流的成因及其对生产所带来的影响和危害，分别阐述如何通过计算判断分析调节阀是否出现了这3种现象，以及发生的是其中的哪一种或几种，并结合实例对其进行判断分析并提出解决方案。
给工程设计人员的阀门选型提供参考。
【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P71-73)【关键词】调节阀;闪蒸;空化;阻塞流;选型【作者】黄俊华;马辉【作者单位】北京华福工程有限公司，北京 100016;北京华福工程有限公司，北京 100016【正文语种】中文【中图分类】TP2141 什么是调节阀的闪蒸、空化及阻塞流1.1 不可压缩流体的闪蒸、空化及阻塞流现象当不可压缩流体（通常指液体），通过调节阀时，根据伯努利方程可知，流道变化，截面积越小流速越大，静压越低。
控制阀细节分析之11_控制阀空化及损害的评估方法
控制阀细节分析之十一——控制阀空化及损害的评估方法李宝华引言控制阀（Control valve ）是终端执行元件，决定着过程控制是否及时有效。
在流程工业认识到过程强化、功能安全、控制有效、降低成本的时候，作为控制回路的终端执行元件的控制阀凸显其重要性，也暴露出控制阀长期以来技术比较薄弱的一面，已引起业内注意。
控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐，应对苛刻工况更有很大差异，尤其表现在液体流体应用时所发生的空化及气蚀损害以及如何进行评估和防治方面。
空化及气蚀损害会对阀内件和阀体及阀后管件造成很大破坏，严重影响控制阀的工作性能和使用寿命以及加剧噪声、振动，构成安全隐患，了解和防止空化气蚀发生是控制阀应用中必须注重的问题。
面对这个重点，笔者力求了解，但所能看到和搜集到的国内外有关控制阀空化及评估的论述很有限，业内对此问题的叙述也有不同，同时也注意到ISA 和IEC 的标准对评估空化及损害提出有各自的西格玛方法和压差比方法。
国家标准GB/T 17213.16-2005（等同IEC 60534-8-4：1994）也没有及时修订到汲取有最新研究成果的新版标准IEC 60534-8-4：2005。
本文试对评估控制阀液体流体空化及损害的做一些探讨，以期引起对此问题的关注。
控制阀液体流体的空化控制阀是流体管路中的节流装置，是最终执行元件。
在控制系统的指令下，控制阀不断改变阀内节流部件的流通截面积，形成可调节的缩流，使流体量发生变化，进而达到回路控制目的。
控制阀应用中的流体主要是液体和气体。
对于液体流体，由工程热力学得知，一定的温度对应一定的饱和压力（压强）即饱和蒸汽压p v 。
如果保持该液体温度不变，降低液体的压力，当降低到温度对应下的饱和蒸汽压p v 时，液体就会汽化；若压力不变，提高液体温度，当温度升高到等于或高于该压力对应的饱和温度时，液体也会汽化。
在（不可压缩的）液体流体通过控制阀阀芯阀座节流时，缩流截面处的流速加快，而静压会降低，当该区域的压力降低到等于或低于流体温度对应下的饱和蒸汽压p v 时，部分液体就会汽化，这时有相当数量的蒸汽及溶解在液体中的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小汽泡。
控制阀产生空化现象之探究
云南大学学报(自然科学版),2009,31(S2):159~162CN53-1045/N ISSN0258-7971 Journal of Yunnan University控制阀产生空化现象之探究李 炜(重庆世壮仪器仪表有限公司,重庆 400700)摘要:探究控制阀产生空化现象的机理,分析空化的破坏作用,提出应对空化破坏的具体措施.关键词:控制阀;冲刷;闪蒸;空化中图分类号:T Q055 8 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2009)S2-0159-04控制阀是工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件.在火力发电厂主锅炉供水、合成氨、尿素工业等控制系统中的高压管路中,控制阀起着控制介质流量、稳定生产过程、优化控制状态的重要作用.由于高压的存在,常使控制阀出现冲刷、闪蒸和空化的现象,不但影响控制阀的选择计算,还引起噪音、振动和材质的损坏,大大缩短控制阀的使用寿命,使其可靠性降低,进而引起工艺系统装置的生产效率大幅度下降,严重时可能导致整个过程控制系统的完全瘫痪,因此这是一个不可忽视的问题.本文从空化现象的发生过程出发,分析了空化对控制阀的破坏作用,探究了生产过程中容易被忽视的空化现象的形成机理,并提出对策.1 冲刷、闪蒸和空化控制阀在控制高压液体时常常出现冲刷、闪蒸和空化现象.高压液体对节流件的直接作用所产生的破坏,称之为冲刷.冲刷与控制阀的开度密切相关,在小开度时,流速最快,冲刷最严重,此时液体中无气泡的产生,冲刷的结果是节流件呈流线型凹槽.随着控制阀开度的增加,流速减缓,冲刷的破坏作用逐渐减小.所以,为防止液体冲刷对节流件的损坏,应避免控制阀在小开度工作.正常情况下,作为液态的介质,流入、流经、流出控制阀时均能保持液态.图1为节流装置模拟实验模型.研究表明,液体介质在高压条件下会产生闪蒸和空化现象.当压力为P1的液体流经节流孔时,流速突然急剧增加,而静压力骤然下降,当节流处的压力P VC等于或低于该液体在入口温度下的饱和蒸汽压力P V时,部分液体中的气核即膨胀汽化形成气泡.节流后如果出口压力P2低于该液体的饱和蒸汽压力P V,则液体中的气泡就不会破裂,而是夹在液体中形成汽液两相共存的现象,这种现象称之为闪蒸.产生闪蒸时,对节流件已开始有侵蚀破坏作用,主要表现为受侵蚀面有光滑明亮的斑痕,如同被平滑抛光一样,发生闪蒸时会产生阻塞流(即液体介质中产生了气泡),使控制阀流量减少,并产生呼啸噪声.如果产生闪蒸后,出口压力P2不是保持在饱和蒸汽压力P V以下,而是在节流之后流速减小,导致P2急剧回升,当压力回升至等于或高于饱和蒸汽压力P V时,气泡就会产生爆裂并转化为液态,释放出巨大的能量,对节流件产生极大的冲击破坏作用,据测算,气泡破裂的瞬间压力可高达300M Pa,这个过程称之为空化现象.所以空化现象是一种两阶段现象:第一阶段是液体内部形成气泡,即闪蒸阶段;第二阶段是气泡的破裂,即空化阶段.2 空化的破坏作用在产生空化作用时,在节流处的后面,由于压力回升,升高的压力压缩气泡,达到临界尺寸的气泡开始变为椭圆形,接着,气泡的上表面开始变平,收稿日期:2009-06-04作者简介:李 炜(1968- ),男,重庆人,工程师,主要从事控制阀设计工作;E-mail:dmlfr@163 com图1 节流断面示意图F ig 1 Schemat ic cross-sectioncutting图2 高、低恢复性控制阀的压力情况比较Fig 2 T he pr essure comparison of high and low recovery controlvalve图3 空化过程示意图F ig 3 Schemat ic diagram of the space process 然后突然爆裂,所有能量都集中在破裂点上,产生强大的冲击力并引起噪音、振动和材质的损坏.2 1 噪音 控制阀的噪音一般来源于3方面:阀芯的振动;因高速气流而产生的气体动力噪音;因液体湍流或空化而产生的液体动力噪音,也称之为空化噪音.控制阀的噪音主要有两大类:气体动力噪音和空化噪音.严重的噪音对操作人员的健康有损害,一般认为控制阀的噪音8h 之内持续大于90dB 或15min 内持续大于115dB 便对人的健康产生有害影响.控制阀噪音严重时出现呼啸声和尖叫声.改善噪音状况有以下方法:消除噪音源;采用特殊结构的低噪音控制阀;采用消音器或隔音材料隔绝噪音;改变工艺条件(即降低液体温度,或在一定的差压下,提高阀后压力或降低阀前压力);阀前或阀后安装限流板,吸收一些压降,使阀上压降低于液体的饱和蒸汽压力;节流件选用抗气蚀的材料,如6YC1硬质合金或不锈钢堆焊司太莱合金;选用多级降压控制阀或叠片式高压控制阀等都是防止噪音的有效办法.2 2 振动 空化作用还带来阀芯的振动.阀芯的振动包括固有频率谐振产生的振动、垂直振动、水平振动.阀芯的固有频率谐振产生的振动一般发生在压差较小的场合,它会引起阀芯的机械破坏.阀芯的垂直振动来自流体对阀芯的垂直撞击,特别是流闭的单座阀,在接近关闭时,流体猛烈撞击阀芯,产生激烈的振动.所以此种工况尽量不选用流闭型,确因管道布置等原因,必须避免在小开度工作.阀芯的水平振动来自流体对阀芯的水平撞击,易造成阀芯与导向套之间的机械磨损以致最后损坏,改善水平振动可在阀芯与导向套之间采用表面合金、增大阀杆直径或在阀芯上加密封环.2 3 材质的损坏 高压液体发生闪蒸时,气液形成的 二相流 会对节流件产生严重的冲刷破坏,其特点是受冲刷面有平滑抛光的明亮斑痕.实际证明冲刷最严重的地方一般是在流速最高处,通常位于节流件密封面或附近.高压液体发生空化时,由于气泡爆裂产生极大的冲击力,会严重损伤控制阀,造成气蚀作用.气蚀作用可理解为空化作用对控制阀所造成的破坏现象.气蚀作用对节流件密封面的损坏特别严重,直接引起控制阀内漏导致其不能工作.对于不锈钢等塑性材料而言,空化作用的结果是使节流件产生麻点腐蚀直至蜂窝状空洞损坏;对于硬质合金等脆性材料而言,空化作用的结果是使节流件产生碎块损坏.3 避免空化的方法3 1 从压差上考虑 避免空化作用的根本方法,是控制阀的使用压差不得大于该阀的最大允许压差.160云南大学学报(自然科学版) 第31卷图4闪蒸破坏的典型外形Fig 4T he typical form of un dermine the appearance 图5气蚀破坏的典型外形F ig 5T he typical form ofcavi tation damage产生空化作用的压差 P V可用下列公式计算:P V=K C(P1-P V),式中:P1 控制阀入口压力,M Pa;P V 液体的饱和蒸汽压力,MPa;K C 空化系数,它因介质、阀芯形状、阀体结构及流向不同而不同,口径越大,K C越小,一般K C=0 25~0 65为使控制阀不在空化条件下工作,即为了避免空化作用,必须使控制阀的使用压差 P小于 P V.当阀上压差 P小于2 5MPa时,即使产生空化现象,对材质的破坏情况并不严重,因此不需要采用什么特殊措施.如果阀上压差较高,就要设法避免和解决空化问题.3 2 从材质上考虑 通常情况,材质越硬,抗空化能力就越强.目前,应用较广泛的材质有:节流件堆焊司太莱硬质合金或喷涂碳化钨形成硬化材质;节流件采用6YC1,3YC24,9Cr18,17-4PH,A4,C6, U2,U3,U4等材质来抗击空化作用.3 3 从结构上考虑 由于空化能量很大,破坏作用极强,仅仅从压差上、材质上来考虑解决控制阀的空化问题是不够的,往往是治标不治本,难以实现,需要进一步研究对策,从控制阀结构上避免空化作用的产生,此外,还应考虑节流件易于更换.因此,从控制阀结构上寻求解决问题的方法,才是避免空化作用最重要的、最根本的出路.其基本原理是使高压液体在节流时的压力P VC 高于在该温度下的饱和蒸汽压力P V,将总压差采取分级降压的办法,使每一级的压差 P1< P V(图6),即可防止空化产生.另外,也可使液体本身相互冲撞,在通道间形成高度紊流,使液体的动能由于相互摩擦而变为热能,从而减少气泡的形成区.图6 不产生空化的条件Fig 6 No cavitation condition(1)利用多孔节流原理减少空化的发生(见图7) 其特点是在套筒的壁上加工许多对称的小孔,当液体从各对小孔喷射进去后,在套筒中心相互撞击,一方面由于碰撞消耗了能量,起缓冲作用;另一方面因气泡的破裂发生在套筒的中心区域,这样就避免了对套筒和阀塞的直接破坏;(2)采用多级节流降压原理防止空化的发生(见图8) 其特点是将入口处的高压通过多级节流区域,分解成几个小压差,逐级降压至出口处的低压,每一级压差都不超过临界压差,每一次降压后的压力都高于在该处的饱和蒸汽压力而不致发生闪蒸和空化,最终目的是为了保护或防止节流件密封面不被破坏,从而保证控制阀的密封性能.采用此结构,解决了控制阀开关过程中的持续差压问题.当控制阀打开时,由于各节流级滞后于阀口开启,因此作用于阀口的高压瞬时被化解,阀口没有持续差压作用,直至各节流级已完全发挥正常工作,所以,阀口没有产生空化的可能.当控制阀关闭时,各节流级提前于阀口关闭,提前发挥各级的节流降压作用,使得阀口没有持续差压的作用,也就防止了空化.(3)采用多层叠片节流降压原理防止空化的发生(见图9) 其特点是节流件采取多级分流叠片结构,在控制阀的全开度范围内将节流件分为若干个相互独立的空间,每个独立空间都设有径向通道,各开度的高压流体在各自独立的空间内进行多次节流、膨胀和转折,它们彼此各行其道,互不干涉.因此,高压流体在各开度下从节流件的入口到出口,其压力和压差均按一定规律分布,在每一级节流孔逐步降压,每一级降压后的压力都大于在该处的饱和蒸汽压力,从而达到有效防止空化腐蚀的目的,提高控制阀的使用寿命.发生闪蒸和空化的条件是:161第S2期 李 炜:控制阀产生空化现象之探究P F2L(P1-F F P V),式中: P 控制阀出入口的压力差,MPa;P1 控制阀入口压力,M Pa;P V 液体的饱和蒸汽压力,MPa;P C 液体的临界压力,M Pa;F L 压力恢复系数,表示控制阀内液体流经节流处之后动能变为静压的恢复能力,它因介质、阀芯形状、阀体结构及流向不同而不同.一般, F L=0 5~0 98.F F 液体临界压力比系数,F F=0 96-0 28P VP C.只要能够实现使 P<F2L(P1-F F P V),就能够防止空化的发生.图7 多孔式阀芯结构Fig 7 Spool-type porous structure图8 多级式阀芯结构Fig 8 Spool-type multi-stage structure图9 叠片式阀芯结构Fig 9 Spool-type caminated structure除了上述3种常用结构外,还有多种特殊变异结构,如锥孔阀芯、巷道式阀芯等,其工作原理基本相同:即在控制高压流体时,这些结构能够有效降低介质流速,防止其产生气泡,从而防止空化破坏.4 结 论控制阀在控制高压液体场合时出现空化现象是普遍存在而且尤其突出,空化现象对控制阀的破坏也非常严重,因而必须采取有效措施防空化.防空化是指防止液体在节流降压过程中产生气泡,只要做到这点,就不会有闪蒸流动,更不会有空化作用.控制阀小开度时,节流口流速快、压力低,介质中气泡含量多,此时闪蒸破坏更严重,冲刷破坏是主要矛盾;大开度时,压力回升使气泡破裂,空化破坏是主要矛盾.因此,在控制阀选型时首先要避免小开度工作;其次,要采取积极有效的防空化措施:如增大阀杆直径,防止断裂;加大执行机构配置,增加输出力;对于口径小、压差大的阀,备好节流件,以便需要时及时更换;选用多级降压阀、多孔节流阀、叠片式防空化阀或其它特殊结构的控制阀.总之,工况不同,解决空化问题的方法就不同;同一种控制阀,不同生产厂家,其内部结构设计也有差异,所以防空化效果也不一样.近十年来,我公司根据不同的行业、不同的工况,为用户解决了上百例防空化腐蚀的难题,取得了较好的效果,得到了用户的好评.参考文献:[1] 夏焕彬.调节阀的特性分析.气动调节仪表[M].北京:化学工业出版社,1989.[2] 孙坚,张勇巍.高压控制阀在设计中的气蚀问题探讨[J].控制阀信息,2009(1):72 73.Study on the cavitation phenomenon produced by control valveLI Wei(Chong qin Shizhuang Instr ument L td Co.,Chong qing400700,China)A bstract:This article discusse s mechanism whic h the c ontrol valve produces the cavitation phenomenon,analyze s the cavitation destructive effec t and proposes the specific measures whic h deals w ith the c avitation destroys.Key words:control valve;w ashout flash;vaporization;cavitation162云南大学学报(自然科学版) 第31卷。
脱水稳定闪蒸一体化
脱水稳定闪蒸一体化
"脱水稳定闪蒸一体化"是一种工艺过程，主要应用于化工、石化等行业。
它是一种高效、节能的物料处理方法，旨在实现物料的脱水、稳定和闪蒸处理。
具体来说，这个过程包括以下几个步骤：
1. 脱水：通过过滤、干燥等方法，将物料中的水分去除，以达到降低水分含量、提高物料稳定性的目的。
2. 稳定：对脱水后的物料进行处理，使其在储存和运输过程中不易发生变质、结块等现象。
这通常需要对物料的物理和化学性质进行调整，例如调节物料的pH值、添加稳定剂等。
3. 闪蒸：在物料处理过程中，通过瞬间升高或降低压力、温度等条件，使物料中的挥发性成分快速挥发，达到进一步净化和分离的目的。
一体化：将以上三个步骤集成在一个系统中，实现全过程的自动化控制和优化管理，以提高生产效率、降低能耗。
这种工艺在化工、石化、食品和制药等行业有广泛应用，有助于提高产品质量、降低生产成本。
真空闪蒸工艺-概述说明以及解释
真空闪蒸工艺-概述说明以及解释1.引言概述真空闪蒸工艺是一种在真空条件下将液体迅速加热至沸点并立即闪蒸的工艺。
这种工艺能够快速而有效地去除液体中的挥发性物质，同时保持产品的营养成分和口感。
本文将对真空闪蒸工艺的定义、应用和优势进行讨论，以帮助读者更好地理解这一技术的重要性和应用前景。
章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分，将对真空闪蒸工艺进行概述，介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将详细探讨真空闪蒸工艺的定义、应用和优势。
在结论部分，将对全文进行总结，展望真空闪蒸工艺的发展前景，并进行结束语。
整个文章结构清晰，层次分明，以便读者更好地了解真空闪蒸工艺的相关内容。
1.3 目的真空闪蒸工艺作为一种高效、节能的化工生产工艺，在很多领域都得到了广泛应用。
本文的目的是通过对真空闪蒸工艺的定义、应用和优势进行系统的介绍和分析，希望可以让读者对这种工艺有更深入的了解，进而推动其在实际生产中的应用和推广。
同时，通过对真空闪蒸工艺的优势进行详细阐述，我们也希望能够引起更多相关领域的关注，促进其在工业生产中的广泛应用，为我国的产业升级和经济发展做出更大的贡献。
2.正文2.1 真空闪蒸工艺的定义真空闪蒸工艺是一种利用真空条件下的高温蒸发和快速冷凝的技术。
在该工艺中，通过将原料置于真空环境下，加热至一定温度使其蒸发，然后利用快速冷却装置将蒸发物质迅速凝结成为粉末状或液态产品。
这种工艺可以有效地控制产品的成分和颗粒大小，具有高效、节能、环保等优点，适用于各种材料的制备和生产过程中。
真空闪蒸工艺在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用。
2.2 真空闪蒸工艺的应用真空闪蒸工艺是一种常用于化工、食品、医药等行业的物质浓缩与分离技术。
其应用主要包括以下几个方面：1. 化工行业：真空闪蒸工艺可以用于溶剂的回收和废水处理，提高化工生产效率和减少废弃物排放，实现资源循环利用。
2. 食品行业：在食品生产中，真空闪蒸工艺可以用于浓缩果汁、植物精华等天然成分，保留食品原有的营养成分和口感，提高食品质量。
闪蒸法：高效分离挥发性成分的常用手段
闪蒸法：高效分离揮发性成分的常用手段闪蒸法是一种常用的高效分离揮发性成分的手段，主要应用于液体混合物的分离和提纯。
闪蒸法利用混合物中各个组分的不同挥发性，通过控制温度和压力的变化，将混合物中的揮发性成分分离出来。
闪蒸法的原理是基于液体的沸点和气相的冷凝点之间的差异。
在一个封闭的系统中，在恒定的温度下，通过调节系统中的压力，使得液体成分沸腾并转化为气体，随后通过冷凝将气体重新转化为液体。
因此，通过适当调节温度和压力的变化，就可以实现混合物中揮发性成分的分离。
闪蒸法的操作过程可以分为以下几个步骤：第一步是加热。
将混合物加热至适当温度，使得其中揮发性成分开始沸腾。
加热的方式可以采用外加热源，如火焰或加热器，也可以采用内加热源，如搅拌式或磁力搅拌器。
第二步是压力调节。
通过调节系统中的压力，使得揮发性成分的冷凝点低于其沸点，从而促使揮发性成分从液态转变为气态。
压力的调节可以通过改变系统的密封度或在系统中引入惰性气体等方式实现。
第三步是冷却。
将产生的气体通过冷凝器冷却，使其重新转变为液体。
冷却的方式可以采用冷水循环或使用冷凝器进行降温，将气体冷凝为液体。
第四步是收集和分离。
将冷凝后的液体与未揮发性成分分离，可以通过重力分层、离心等技术实现。
随后可以对收集的液体进行进一步的处理，如浓缩、结晶等，以获得纯净的揮发性成分。
总结起来，闪蒸法是一种高效分离揮发性成分的常用手段。
它利用混合物中各个组分的不同挥发性，在适当的温度和压力下，将揮发性成分从液相分离出来。
通过加热、压力调节、冷却和分离等步骤，可以实现混合物的分离和提纯。
闪蒸法在化学工业、食品工业、制药工业等领域都有着广泛的应用，有效地帮助人们从复杂的混合物中提取有用的揮发性成分。
除了上述提到的基本操作步骤，闪蒸法还可以根据需要，结合其他技术手段，进一步提高分离效果和纯度。
首先是温度控制。
闪蒸法中，温度的控制是非常关键的，它直接影响揮发成分的沸点和气相的冷凝点。
调节阀闪蒸、空化及阻塞流的分析与处理
仪器仪表用户
ＮＳ ＴＲ ＵＭ Ｅ Ｎ１ Ｉ ＯＮ
Ｅ Ｉ Ｃ Ｖ ｏ１ ． ２ ２
２ ０１ ５ Ｎ ｏ ． ３
调 节 阀 闪蒸 、 空化 及 阻塞 流 的分 析 与处 理
黄俊华 ，马辉
（ 北 京 华 福 工程 有 限 公 司 ， 北 京 １ ０ ０ ０ １ ６ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ； ｌ ｆ ａ ｓ ｈ ； ｅ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ０ ｎ ； ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｌ ｆ ｏ ｗ； ｖ ｌｖ ａ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ、 空化及 阻塞流
气体 动力学 ，此时情况恰 恰相反 ，阀后截 面越大 ，流速越
气体在低 流速时属 于不可 以压缩流体 ，其热力状 态 的 变化可 以忽略 ，但在高 速流动下 （ 如大 于０ ． ３ 马赫 时 ），气
体 的压缩效应 不能忽 略 ，其热力状 态也发 生明显变化 ，气 体运 动既要满 足流体力学 定律 ，也 要满 足热力学定 律。 当 可压 缩流体通 过调节 阀时 ，根据 伯努利方 程 ，由于 流道 的 变化 ，截面积越 小流速越 大 ，静压 越低 ；但 是如果 当缩流 口已经达到 临界流速 时 ，此时伯努 利方程不 再适用 ，根据
valveselection1什么是调节阀的闪蒸空化及阻塞流12可压缩流体的闪蒸空化及阻塞流现象气体在低流速时属于不可以压缩流体其热力状态的11不可压缩流体的闪蒸空化及阻塞流现象变化可以忽略但在高速流动下如大于03马赫时气当不可压缩流体通常指液体通过调节阀时根体的压缩效应不能忽略其热力状态也发生明显变化气据伯努利方程可知流道变化截面积越小流速越大静体运动既要满足流体力学定律也要满足热力学定律
闪蒸、空化的定义
闪蒸现象：闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。
形成原因：当水在大气压力下被加热时，100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。
再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化成蒸汽。
水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。
在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。
然而，如果在一定压力下加热水，那么水的沸点就要比100℃高，所以就要求有更多的显热。
压力越高，水的沸点就高，热含量亦越高。
压力降低，部分显热释放出来，这部分超量热就会以潜热的形式被吸收，引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。
实际情况：闪蒸在管道系统中出现，容易对阀门产生汽蚀损坏，可以选择反汽蚀高压阀，其特点是多次节流分摊压差，也可以选用耐汽蚀冲刷材料。
闪蒸也可以作为能源，被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。
空化当纯液体通过控制阀节流后，如果流动液体的静压降低到低于该液体的饱和蒸汽压时，可能出现空化。
此时，液体流动的连续性因部分液体气化形成气泡被打破了。
由于控制阀都会表现某一压力恢复的特性，最终的下游压力通常高于节流孔喉口的静压。
当下游压力高于流体的饱和蒸汽压时，蒸汽气泡溃裂回复为液体。
这一两级转化的过程被称为空化。
噪音：噪音是由于阀门前后压差过大而产生的，也和气蚀空化闪蒸等有关，所以危害特别大，要特别注意，噪音一般要求不大于85分贝1 概述在很多有水力机械的地方,经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的。
汽蚀是一种水力流动现象,这种现象既能引起调节阀流通能力kV 减小,又能产生噪音、振动及对设备的损害,进而严重影响阀门的使用性能和寿命。
因此控制和降低调节阀受汽蚀的影响是阀门设计和使用时要考虑的问题之一。
2 汽蚀和闪蒸汽蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生的一种破坏形式,分为闪蒸和空化两个阶段。
闪蒸的原理
闪蒸的原理闪蒸是一种物理现象，指的是液体在压力突然降低的情况下，部分液体瞬间变成气体的过程。
这种现象在许多工业生产和科学研究中都有着重要的应用，比如在蒸馏过程中，闪蒸可以帮助分离混合物中的不同成分；在核反应堆中，闪蒸也是一种重要的安全控制措施。
本文将对闪蒸的原理进行详细介绍。
首先，我们来看闪蒸的基本原理。
在一个密闭的容器中，液体内部的分子不断地受到其他分子的撞击，这些撞击会使得液体内部的分子保持一定的平衡状态。
当容器内部的压力突然下降时，液体内部的分子将会迅速获得更多的动能，从而部分分子会获得足够的能量，从液体表面逸出成为气体。
这就是闪蒸现象的基本原理。
其次，闪蒸的条件。
闪蒸需要满足两个基本条件，一是液体的饱和蒸气压必须大于或等于液体所处环境的压力；二是液体内部的温度必须高于其饱和温度。
只有在这两个条件同时满足的情况下，液体才会发生闪蒸现象。
接下来，我们来探讨闪蒸的应用。
闪蒸在工业生产中有着广泛的应用，比如在石油化工行业中，闪蒸可以帮助分离原油中的不同组分；在食品加工行业中，闪蒸可以用来去除食品中的不良气味。
此外，在核反应堆中，闪蒸也是一种重要的安全控制措施，可以帮助控制反应堆内部的压力和温度，避免核反应失控。
最后，我们来总结一下闪蒸的原理。
闪蒸是一种在压力突然下降的情况下，液体部分瞬间变成气体的物理现象。
它需要满足液体的饱和蒸气压大于或等于环境压力，以及液体内部温度高于饱和温度的条件。
闪蒸在工业生产和科学研究中有着重要的应用，可以帮助分离混合物中的不同成分，以及在核反应堆中起到重要的安全控制作用。
综上所述，闪蒸作为一种重要的物理现象，对于工业生产和科学研究都有着重要的应用价值。
通过深入了解闪蒸的原理和条件，可以更好地应用闪蒸技术，提高生产效率和安全性。
调节阀产生气蚀的原因及解决办法
调节阀产生气蚀的原因及解决办法一、阀门气蚀原因气蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生破坏的一种形式。
当液体通过节流孔时，流体流道面积的缩小导致流速迅速增加，速度的增加，产生了速度和压力之间的能量转换，流体压力下降。
压力在节流孔下游侧附近达到最低值，这时其速度最大，压力最小。
当该处的压力Pvc 低于液体蒸汽压Pv 且阀门下游压力P2 高于液体蒸汽压Pv 时，就会发生气蚀。
根据伯努利方程，流速越高压力越小。
根据热力学原理，压力小则液体的沸点降低，同时液体里能够溶解的气体也会变少。
在某些流动中，由于速度特别快，压力迅速下降，导致液体中溶解的气体析出，更进一步液体会沸腾。
这样就产生了气泡。
气泡会阻塞流动，导致速度降低，压力回升，于是气体变成了液体，气泡破解。
没有气泡阻塞，则流体流速加快，又产生气泡。
这种循环往复会产生巨大的压力波动对于材料表面特别容易产生疲劳，并导致设备损坏。
气蚀分为闪蒸和空化两个阶段。
物质的沸点随着压力的增大而升高，饱和高压液体减压后其沸点降低，这时液体温度高于减压后压力下的沸点，迅速沸腾汽化。
a) 闪蒸就是指高压的饱和液体进入经过减压后由于压力的突然降低使得这些饱和液体变成一部分的减压后压力下的饱和蒸汽和饱和液，产生气泡；b) 而当下游液体压力又升回来且高于饱和压力时，升高的压力压缩气泡，使其破灭，气泡形成、发展和破灭的过程称为空化。
二、阀门气蚀危害在空化过程中饱和气泡不再存在，而是迅速爆破变回液态，由于气泡的体积大多比相同的液体体积大，所以说气泡的爆破是从大体积像小体积的转变。
气蚀过程中气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上，产生几千牛顿的冲击力，冲击力的压力高达2000Mpa，大大超过了大部分金属材料的疲劳破坏极限。
闪蒸产生侵蚀破坏作用，在零件表面形成光滑的磨痕，而气蚀如果砂子喷在零件表面一样，将零件表层撕裂，形成粗糙的渣孔般的外表面。
在高压差恶劣条件下，容易造成阀内件损坏，发生泄漏，同时气蚀过程中，空化时气泡破裂释放出巨大的能量，引起内部零件的振动，产生高达10KHZ的噪声，气泡越多，噪声越严重。
闪蒸矿化炉原理
闪蒸矿化炉原理闪蒸矿化炉是一种高温高压反应设备，常用于石油化工、冶金、化肥等行业中的矿化反应过程。
它利用高温、高压条件下的闪蒸原理，将某些固体物质在一瞬间转化成气体或液态物质的热分解反应。
下面我们来详细介绍闪蒸矿化炉的工作原理和应用。
闪蒸矿化炉的工作原理基于两个重要的物理现象：闪蒸和矿化反应。
首先，让我们来了解一下闪蒸现象。
闪蒸是指液体在高温高压条件下迅速蒸发成气体的现象。
在常规条件下，液体会在一定的温度和压力下逐渐蒸发，但在高温高压条件下，液体的蒸发速度会迅速增加，甚至在瞬间完成。
这是因为高温高压条件下，液体的分子动能增加，分子之间的相互作用力减弱，液体的表面张力降低，从而促进了蒸发过程。
在闪蒸的瞬间，液体的温度和压力会突然变化，产生巨大的热量和物质转化。
矿化反应是指将固体物质通过热分解反应转化成气体或液态物质的过程。
在固体物质的结构中，存在着能够通过热分解反应释放出气体或液态物质的化学键。
通过提高温度和压力，这些化学键被打破，固体物质转化成气体或液态物质。
闪蒸矿化炉将这两个物理现象结合起来。
在闪蒸矿化炉中，固体物质首先被加热到高温高压条件，然后通过瞬间降低压力和温度，使其发生闪蒸反应，将固体物质转化为气体或液态物质。
闪蒸矿化炉的结构通常比较简单，主要包括一个加热炉、一个反应器和一个去除产物的分离装置。
固体物质首先被放入反应器中，然后加热到设定的温度。
当温度达到要求时，瞬间打开闪蒸矿化炉的出口，降低反应器内部的压力和温度，使固体物质发生闪蒸反应。
产生的气体或液态物质会经过分离装置进行分离和收集。
闪蒸矿化炉具有以下几个优点：1.快速反应速度：闪蒸矿化炉在瞬间完成反应，能够实现秒级的反应时间，远快于传统的反应设备。
这使得闪蒸矿化炉在某些需要快速反应的工艺中得到广泛应用。
2.高转化率：闪蒸矿化炉在反应瞬间能够将固体物质转化为气体或液态物质，实现了高转化率的反应。
这使得反应效果更好，产品纯度更高。
3.节约能源：由于闪蒸反应的瞬时性和高效性，闪蒸矿化炉能够更好地利用能源，减少能源的浪费。
闪蒸与空化
闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。
编辑本段现象：物质的沸点是随压力增大而升高，而压力越低，沸点就越低。
那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。
这时，流体温度高于该压力下的沸点。
流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。
使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。
闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
编辑本段形成原因：当水在大气压力下被加热时，100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。
再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化成蒸汽。
水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。
在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。
然而，如果在一定压力下加热水，那么水的沸点就要比100℃高，所以就要求有更多的显热。
压力越高，水的沸点就高，热含量亦越高。
压力降低，部分显热释放出来，这部分超量热就会以潜热的形式被吸收，引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。
编辑本段实际情况：闪蒸在管道系统中出现，容易对阀门产生汽蚀损坏，可以选择反汽蚀高压阀，其特点是多次节流分摊压差，也可以选用耐汽蚀冲刷材料。
闪蒸也可以作为能源，被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。
液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时，液体内部或液固交界面上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程。
描述空化状态的无量纲组合量称为空化数σ。
，其中p∞、v∞分别为液体未扰动处的压强和流速，ρ为液体密度，pv为液体在环境温度下的饱和蒸气压。
空化数愈小，空化现象愈显著。
通过改变来流压强或速度，可改变空化数和空化状态。
有关空化的基础研究包括空化机理、空蚀、空泡流理论、空化效应和非定常空化等课题。
水力机械、高速涵洞、水翼、舵、水中兵器等都会遇到空化问题，致使材料剥蚀，机械效率降低，并产生振动和噪声。
但在流态显示、水力钻孔和工业清洗作业中，也可发挥空化的有益作用。
多级闪蒸原理及过程
多级闪蒸原理及过程多级闪蒸是多级闪急蒸馏法的简称.多级闪蒸过程的原理如下:将原料水加热到一定温度后引入闪蒸室,由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下,故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化,从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水.多级闪蒸就是以此原理为基础，使热盐水依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，同时盐水也逐级增浓，直到基温度接近（但高于）原水温度。
石家庄博特环保张工181****0367制药工业污染防治技术政策中关于高盐废水处理及蒸发的内容清洁生产第三条：鼓励采用动态提取、微波提取、超声提取、双水相萃取、超临界萃取、液膜法、膜分离、大孔树脂吸附、多效浓缩、真空带式干燥、微波干燥、喷雾干燥等提取、分离、纯化、浓缩和干燥技术.清洁生产第七条：鼓励回收利用废水中有用物质、采用膜分离或多效蒸发等技术回收生产中使用的铵盐等盐类物质,减少废水中的氨氮及硫酸盐等盐类物质。
水污染防治第四条：高含盐废水宜进行除盐处理后，再进入污水处理系统。
MVR蒸发器、TVR蒸发器特点在传统的蒸发器中，产生的蒸汽被冷凝，这意味着其内能有很大程度的损失.相比之下,机械蒸汽再压缩可将蒸汽压缩到较高压力，因而内能得以提高，从而实现这股能量的持续循环。
机械蒸汽再压缩降低了一次能源的消耗，所以也降低了环境负载。
目前它主要的应用领域是食品和饮料工业（牛奶、乳清、糖溶液的蒸发）、化学工业（水溶液的蒸发）、制盐工业(盐溶液的蒸发）、环保技术（废水的浓缩）等。
无论怎样,是否应该安装蒸汽压缩系统都必须在效率研究的基础上做决定。
TVR热力蒸汽再压缩热力蒸汽再压缩时，根据热泵原理，来自沸腾室的蒸汽被压缩到加热室的较高压力;即能量被加到蒸汽上。
由于与加热室压力相对应的饱和蒸汽温度更高,使得蒸汽能够再用于加热.为此采用蒸汽喷射压缩器。
它们是根据喷射泵原理来操作,没有活动件,设计简单而有效,并能确保最高的工作可靠性.使用一台热力蒸汽压缩器与增加一效蒸发器具有相同的节省蒸汽节能效果.热力蒸汽压缩器的操作需要一定数量的新蒸汽,即所谓的动力蒸汽。
化工设计-10分离设备闪蒸
化工设计-10分离设备闪蒸1. 介绍闪蒸是一种常用的分离设备，在化工工艺中有着广泛的应用。
本文将对化工设计中的10分离设备闪蒸进行详细的介绍和分析。
2. 闪蒸原理闪蒸是指将液相通过降压快速蒸发为气相，实现分离的过程。
其基本原理是利用物料的沸点降低与物质的饱和蒸汽压之间的关系，通过减压使得液相快速蒸发为气相，并与其它成分分离。
3. 闪蒸设备的结构闪蒸设备一般由以下几个主要部分组成： - 进料口：用于将待处理的物料输送到闪蒸设备内； - 蒸发室：液相通过减压和加热使其蒸发为气相的区域； - 分离室：用于分离闪蒸产生的气相与未蒸发的液相的区域； - 出料口：将分离后的产物从闪蒸设备中取出。
4. 闪蒸设备的工艺参数4.1 温度闪蒸设备内的温度是关键的工艺参数之一。
适当的加热可以帮助液相更快地蒸发为气相，但过高的温度可能会导致组分的变性或分解。
4.2 压力蒸发室内的压力决定了液相的沸点，通过控制压力可以实现物料的快速蒸发。
过高或过低的压力都可能影响闪蒸设备的运行效果。
4.3 进料流量进料流量是指每单位时间闪蒸设备内进入的物料的量。
适当的进料流量可以实现高效的分离效果，但过高的流量可能导致闪蒸设备的堵塞或过载。
5. 闪蒸设备的优缺点5.1 优点 - 闪蒸设备可以在较低的温度下实现液相的快速蒸发，有利于保护物料的性质； - 闪蒸设备结构简单，易于操作和维护； - 闪蒸设备能够适应各种规模的生产需求。
5.2 缺点 - 闪蒸设备对原料的纯度要求较高； - 闪蒸设备的能耗较大，需要消耗较多的能源。
6. 应用案例闪蒸设备在化工行业中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用案例： - 精馏塔的补充蒸汽：精馏塔在生产过程中需要大量的蒸汽供给，而闪蒸设备可以为精馏塔提供所需的补充蒸汽，提高工艺效率。
- 溶剂的回收：在溶剂回收过程中，闪蒸设备可以将溶剂中的杂质和水分分离出来，使得溶剂可以被循环利用。
- 氨的制备：氨是化工工艺中常用的原料，闪蒸设备可以实现氨的快速分离和回收。
闪蒸、空化的定义(精)
闪蒸现象：闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。
形成原因：当水在大气压力下被加热时，100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。
再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化成蒸汽。
水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。
在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。
然而，如果在一定压力下加热水，那么水的沸点就要比100℃高，所以就要求有更多的显热。
压力越高，水的沸点就高，热含量亦越高。
压力降低，部分显热释放出来，这部分超量热就会以潜热的形式被吸收，引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。
实际情况：闪蒸在管道系统中出现，容易对阀门产生汽蚀损坏，可以选择反汽蚀高压阀，其特点是多次节流分摊压差，也可以选用耐汽蚀冲刷材料。
闪蒸也可以作为能源，被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。
空化当纯液体通过控制阀节流后，如果流动液体的静压降低到低于该液体的饱和蒸汽压时，可能出现空化。
此时，液体流动的连续性因部分液体气化形成气泡被打破了。
由于控制阀都会表现某一压力恢复的特性，最终的下游压力通常高于节流孔喉口的静压。
当下游压力高于流体的饱和蒸汽压时，蒸汽气泡溃裂回复为液体。
这一两级转化的过程被称为空化。
噪音：噪音是由于阀门前后压差过大而产生的，也和气蚀空化闪蒸等有关，所以危害特别大，要特别注意，噪音一般要求不大于85分贝1 概述在很多有水力机械的地方,经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑,这些大多是由汽蚀引起的。
汽蚀是一种水力流动现象,这种现象既能引起调节阀流通能力kV 减小,又能产生噪音、振动及对设备的损害,进而严重影响阀门的使用性能和寿命。
因此控制和降低调节阀受汽蚀的影响是阀门设计和使用时要考虑的问题之一。
2 汽蚀和闪蒸汽蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生的一种破坏形式,分为闪蒸和空化两个阶段。
闪蒸 空化
格玛方法不采用液体 加
速
流体在流经阀内件的 度
初始 空化状态
流速来评估空化的影 响，而是基于实验室 针对性试验和经验数 据，依据阀两端压
最大 振动状态
持续 空化状态
σi 液体振动状态
差、液体的饱和蒸气
压、阀门公称通径和
其它在实验室对标准
阀门进行测试确定的
（a）ISA RP 75.23典型空化指数图（振动测量）
48 ｜Control Valve magazine｜November 2008
生之后，还导致出现剧烈振动和高强 噪声以及阻塞流。控制阀液体流体的空 化和气蚀损害会对控制阀造成降低工作 性能、缩短使用寿命、加剧振动和噪声 的严重影响，构成安全隐患。剧烈的空 化气蚀将使阀内件材料表面在很短时间 内侵蚀损坏，空化气蚀的危害性极大。 参见图1和图2。
式中：FU—基于速度因数，如出口流速5m/s 时为1
FT—温度影响，平均值为2（ISA RP 75.23附 录C）
FDC—实际应用的影响，如连续运行为2（ISA RP 75.23附录C）
SSE—控制阀公称通径（尺寸）修正系数
PSE—压力刻度修正系数
d—选用控制阀的尺寸
dR—试验用标准控制阀的尺寸 (P1-Pv）—选用控制阀的操作条件 (P1-Pv）R —试验用标准控制阀的操作条件 a—指数，用于压力修正，根据经验数据确
评估空化、计算空
化强度都是为了预防空化
气蚀对材料的损害。若
σi
闪蒸
空化
紊流
能早些知道初始空化损害 σid数值更为重要，但目 前ISA还没有对于评估σid 的详细说明和评估破坏性
σ （b）控制阀试验的空化指数图（声压级测量）
的标准工作流程，只能依 赖复杂的测试材料腐蚀率
真空闪蒸的作用
真空闪蒸的作用真空闪蒸是一种利用真空环境下的高温和低压条件来进行蒸发的技术。
它在许多工业领域中被广泛应用，具有重要的作用。
本文将从几个方面介绍真空闪蒸的作用。
真空闪蒸可以用于分离液体混合物。
在真空闪蒸过程中，液体混合物被加热并置于低压环境下，其中的易挥发成分会迅速蒸发。
这样，液体混合物中的不同组分就可以根据其挥发性的不同被分离出来。
这种分离方法被广泛应用于化工、制药和食品等行业中。
真空闪蒸可以用于提纯物质。
在许多工业过程中，需要将原料或产物中的杂质去除，以提高产品的纯度。
真空闪蒸可以通过蒸发杂质来实现提纯的目的。
在真空环境下，杂质的挥发速度通常较快，而纯净物质的挥发速度较慢。
因此，通过调整闪蒸的条件，可以将纯净物质从杂质中分离出来，从而提高产品的纯度。
真空闪蒸还可以用于浓缩溶液。
在许多工业过程中，需要将溶液中的溶质浓缩到一定的浓度，以便后续的处理或利用。
真空闪蒸可以通过蒸发溶剂来实现溶液的浓缩。
在低压环境下，溶剂的挥发速度会增加，从而加快溶剂的蒸发。
这样，可以将溶液中的溶质浓缩到一定的程度，以满足工业生产的需要。
真空闪蒸还可以用于干燥物体。
在一些工业过程中，需要将物体中的水分去除，以提高产品的质量。
真空闪蒸可以通过蒸发物体表面的水分来实现干燥的目的。
在低压环境下，水分的蒸发速度会增加，从而加快物体的干燥。
这种干燥方法被广泛应用于制药、食品加工和纺织等行业中。
真空闪蒸还可以用于提高反应速率。
在一些化学反应中，需要提高反应速率以提高生产效率。
真空闪蒸可以通过减少反应体系中的压力，降低反应物的沸点，从而加快反应速率。
这种方法被广泛应用于有机合成、石油化工和高分子材料的制备等领域。
真空闪蒸在分离、提纯、浓缩、干燥和提高反应速率等方面具有重要的作用。
它在许多工业领域中被广泛应用，为工业生产提供了一种高效、节能的技术手段。
随着科学技术的不断发展，真空闪蒸技术将会得到进一步的改进和应用，为工业生产带来更多的好处。
闪蒸法工艺
闪蒸法工艺闪蒸法工艺是一种常用的蒸馏方法，广泛应用于石油化工、化学工程、制药工业等领域。
它通过利用物料在不同温度下的沸点差异，实现对混合物的分离和纯化。
闪蒸法工艺的基本原理是利用不同组分在不同温度下的沸点差异，通过加热混合物使其沸腾，然后将产生的蒸汽与液体分离，从而实现对混合物的分离和纯化。
在闪蒸过程中，物料经过加热后，其中沸点较低的组分首先转化为蒸汽，然后与液体分离，而沸点较高的组分则留在液体中。
闪蒸法工艺的应用范围非常广泛。
在石油化工行业中，闪蒸法工艺常用于原油的分馏和石油产品的精制。
在化学工程中，闪蒸法工艺可以用于有机溶剂的回收和废水处理。
在制药工业中，闪蒸法工艺可以用于纯化药物和分离有害物质。
闪蒸法工艺的主要优点是操作简单、能耗低、分离效果好。
由于闪蒸法工艺只需要加热混合物到一定温度，然后将产生的蒸汽与液体分离，因此操作过程相对简单。
此外，闪蒸法工艺不需要高压操作，能耗较低，节约能源。
同时，闪蒸法工艺通过将产生的蒸汽与液体分离，可以实现对混合物的高效分离，分离效果较好。
闪蒸法工艺的缺点是不适用于分离沸点接近的组分。
由于闪蒸法工艺是利用沸点差异进行分离，因此对于沸点接近的组分，闪蒸法工艺的分离效果较差。
此外，闪蒸法工艺对于含有高沸点组分的混合物，分离效果也较差。
为了优化闪蒸法工艺，可以采取以下措施。
首先，可以调整加热温度和操作压力，以优化分离效果。
其次，可以采用多级闪蒸的方式，通过连续进行多次分离，提高分离效果。
此外，还可以引入辅助剂或添加剂，改变混合物的物化性质，增加分离效果。
闪蒸法工艺是一种常用的蒸馏方法，具有操作简单、能耗低、分离效果好的优点。
它在石油化工、化学工程、制药工业等领域有广泛应用。
在实际应用中，可以通过调整操作参数和引入辅助剂等手段，进一步优化闪蒸法工艺，提高分离效果。
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（c）依附硬表面的半球状气泡破裂 波中心 波方向
的参数，在被试验的控制阀出口管道上 测量振动（加速度），并用比较使用条 件和试验条件的方法（运用控制阀公称 通径修正系数SSE和压力刻度修正系数 PSE）确定空化各过程西格玛指数，计 算空化强度I，对空化及损害进行量化 评估。美国的控制阀制造厂商基本上都 使用西格玛方法评估空化及损害。
在（不可压缩的）液体流体通过控 制阀阀芯阀座节流时，缩流截面处的流
速加快，而静压会降低，当该区域的压 力降低到等于或低于流体温度对应下的 饱和蒸汽压Pv时，部分液体就会汽化， 这时有相当数量的蒸汽及溶解在液体中 的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合 的小气泡。当流体流出缩流区域，静压 得以部分恢复，若恢复到该饱和蒸汽压 Pv或高于Pv时，气泡在饱和蒸汽压以上 压力的作用下将迅速凝结而破裂。气泡 破裂的瞬间，在气泡原来占有的空间就 形成具有高真空的空穴，液体在高压差 的作用下，以极高的速度流向空穴，形 成有冲击力的微喷射流和压力波，由于 气泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部 溶解和凝结，因此在冲击力的作用下又 分成小气泡，再被高压力的流体压缩、 凝结、破裂，如此形成多次反复。这 种气泡产生和破裂的全过程称为空化 （cavitation）。如果这些气泡在阀内流 路阀内件表面处凝结、破裂，就会对材 料表面产生高频冲击，所形成的冲击力 可高达几百甚至上千牛顿（冲击的压强 可高达几千兆帕），冲击频率可达几万 赫兹，从而使材料产生疲劳导致机械剥 蚀的损害。同时，从液体中逸出的活性 气体（如氧气）借助气泡凝结时放出 的热量，也会对金属等材料产生化学 腐蚀。这种由于空化导致金属等材料 因机械剥蚀和化学腐蚀受到损害的现 象，称为控制阀空化气蚀。在空化发
阀门公称通径和压力
■ 图3 西格玛方法的典型空化指数图a
2008年11月｜控制阀信息｜ 49
应用园地 Valve Application 选型与应用
直通单座阀；NPS 3（3英寸）；Cv=30；
流体：水；P1=0.8MPa(a)；Pv=0.2MPa
σmv
σc
σch≈1/FL3
b—指数，用于尺寸修正， b=0.068(Cd/N1d2)0.125
西格玛方法
态）；当σ数值小于σi值时进入初始空 化状态，曲线出现拐点，空化振动（噪
西格玛方法是由美国仪表学会标准 ISA RP 75.23：1995
声）明显快速升高；当σ数值小于σc
《关于评估控制阀空 化的建议》推荐的， 用来预估控制阀空化
σmv
σmr
制造厂
推荐空化值
损害，并详细说明空
σc
化的因素和变量。西
参见图3，确认不同状态下的西格 玛空化系数（cavitation coefficient）：
σi表示初始空化； σc表示持续空化； σmv表示最大振动空化； σid表示初始空化损害（开始对材 料产生损害）； σ c h 表 示 初 始 阻 塞 流 （ ≈ 1 / F L 3）： σch=（P1-Pv）/ [FL2（P1-FFPv）]； σmr为制造厂推荐的空化系数。 从图3中可看出，根据操作条件计 算的σ数值较大且大于σi值时是非空 化状态，流体已呈紊流（液体振动状
一般的理论认为空化的气泡破裂 时产生的微喷射流是气蚀损害的主要原 因，微喷射流很微小且与高的流体流速 有关，破裂取决于气泡周围压力与其 内部压力差以及气泡移动速度，这样， P1-Pv的压差越高，气泡破裂就越强 烈。根据最新研究，导致气泡破裂的压 力波对空化气蚀损害的作用更大一些。
还有一种情况：若是流体在流出缩 流区域后，流体压力仍然等于或低于流 体温度对应下的饱和蒸汽压Pv，则汽化 现象依然存在，流体形成气液两相流， 这个过程称为闪蒸（flashing），是不同 于空化的现象。闪蒸的发生形成两相 流，会使液体流体流量不再随阀前后压 差的增加而增加，出现阻塞流。闪蒸也 会对阀内件及阀后管路造成比较平滑的 冲刷，在缩流区域流速最大处的冲刷最 为严重。
比较小。虽然建议制造厂提供空化系数 σmr的推荐值，但很少能在厂商的产品 样本中看到。
降。ISA RP 75.23推荐方法是在控制阀
出口管道上使用加速度计测量振动。
典型图是空化指数σ与加速度dB[A]的
关系；若采用测量噪声的方法，如图3
（b）所示的控制阀试验的空化指数σ
与声压级LpA,e,dB[A]的关系，也同样
本文试对评估控制阀液体流体空化 及损害的做一些分析、探讨，供对此问 题关注者参考。
控制阀液体流体的空化
控制阀是管路节流装置，在控制系 统的指令下，需要不断改变阀内节流部 件的流通截面积，形成可调节的缩流， 使流体量发生变化，达到回路控制目 的。控制阀应用中的流体主要是液体和 气体。
对于液体流体，由工程热力学得 知，一定的温度对应一定的饱和压力 （压强）即饱和蒸汽压Pv。如果保持该 液体温度不变，降低液体的压力，当降 低到温度对应下的饱和蒸汽压Pv时，液 体就会汽化；若压力不变，提高液体温 度，当温度升高到等于或高于该压力对 应的饱和温度时，液体也会汽化。
评估空化、计算空
化强度都是为了预防空化
气蚀对材料的损害。若
σi
闪蒸
空化
紊流
能早些知道初始空化损害 σid数值更为重要，但目 前ISA还没有对于评估σid 的详细说明和评估破坏性
σ （b）控制阀试验的空化指数图（声压级测量）
的标准工作流程，只能依 赖复杂的测试材料腐蚀率
■ 图3 西格玛方法的典型空化指数图b
定，例如单座球形阀的初始空化损害的a指数为
0.08-0.11
压差比方法
压力比方法最早是VDMA组织在 1979年发布VDMA 24422中提出压差 比XF和初始空化时的特性压力比XFZ （也称为Zy值），并于1989年对VDMA 24422进行修订。1994年IEC组织采 纳VDMA 24422：1989有关压差比方 法的内容，发布了IEC 60534-8-4： 1994 《工业过程控制阀 第8-4部分： 噪声的考虑 液动流流经控制阀产生 的噪声预测方法》第一版（国标GB/T 17213.16-2005就是等同此版本）。此 后，德国萨姆森（SAMSON）公司和 同在法兰克福的达姆施塔特科技大学 （Darmstadt University of Technology） 进行联合研究实时测试阀门空化气蚀 程度的方法，获得更精确的信息，使 评估空化及损害取得开拓性进展。此 项科研成果导致IEC组织对第一版的IEC 60534-8-4：1994进行重新改写，作 技术上的重要修订，于2005年8月发布 了该标准第二版本（IEC 60534-8-4： 2005）。
须重视的问题。面对这个重点，笔者力 求了解，但所能搜集到的国内有关控制 阀空化及评估的论述很有限，也注意到 ISA和IEC的标准对评估空化及损害提出 有各自的西格玛方法和压差比方法。国 家标准GB/T 17213.16-2005（等同IEC 60534-8-4：1994）也没有及时修订 到汲取有最新研究成果的新版标准IEC 60534-8-4：2005。
应用园地 Valve Application 选型与应用
西格玛方法是基于实验室针对性试验和经验数据，依据阀两端压差、液体的饱和蒸气压、阀门公称 通径和其它在实验室对标准阀门进行测试确定的阀门公称通径和压力的参数，在被试验的控制阀出口管 道上测量振动（加速度），并用比较使用条件和试验条件的方法（运用控制阀公称通径修正系数S S E和压 力刻度修正系数PSE）确定空化各过程西格玛指数，计算空化强度I，对空化及损害进行量化评估。
控制阀细节分析之 评估控制阀空化及损害
文/刘光德 李宝华 萨姆森控制设备（中国）有限公司
控制阀应用在液体流体时发生的 空化及气蚀损害会对阀内件和阀体及阀 后管件造成很大破坏，严重影响控制阀 的工作性能和使用寿命以及加剧噪声、 振动，构成安全隐患。了解和防止空化 气蚀发生是控制阀选用以及在苛刻工况 应用中必须注重的问题。对于评估控制 阀空化及损害，ISA标准推荐西格玛方 法，而IEC标准在预估噪声中提出压差 比方法。
空化和闪蒸都是液体流体在形式上 的实际变化，也都和出现阻塞流现象有 关，开始阻塞流的压差△Pc等于FL2（P1
P1
P2
P1
P1-PV P1-P2
闪蒸
PV
P2
P1-PV
空化
PV
PVC
-不同饱和蒸汽压情况 -Pvc为缩流处压力
无闪蒸和空化 PV
■ 图1 流体流经控制阀时的压力变化
（a）气泡进入高压力区域破裂
ISA RP 75.23：1995的西格玛方法 对空化指数（cavitation Index）σ定义 为：
σ=（P1-Pv） （p1-p2）
（d）微喷射流
（e）压力波
■ 图2 气泡破裂示意图
式中：σ为空化指数 P1为控制阀入口流体压力 P2为控制阀出口流体压力 Pv为液体流体在工作温度下的饱和蒸汽压
能证明了上述各点情况。
为了评估空化损害，西格玛方法考
虑到空化的因素和变量，把空化程度量
化为空化强度I。例如，初始空化损害
σid时的空化强度I：
[
[
[
[
[ I=FUFTFDC=
σid-1 σss-1
其中：
[ σ -1
σss= SSE
+1
PSE
[ SSE=
db dR
[ PSE= （P1-Pv） a （P1-Pv）R
48 ｜Control Valve magazine｜November 2008
生之后，还导致出现剧烈振动和高强 噪声以及阻塞流。控制阀液体流体的空 化和气蚀损害会对控制阀造成降低工作 性能、缩短使用寿命、加剧振动和噪声 的严重影响，构成安全隐患。剧烈的空 化气蚀将使阀内件材料表面在很短时间 内侵蚀损坏，空化气蚀的危害性极大。 参见图1和图2。