Tại sao van bướm dễ bị xâm thực?

Tính nhạy cảm củavan bướmtạo bọt có liên quan chặt chẽ đến đặc điểm cấu trúc, đặc điểm động lực học chất lỏng và điều kiện vận hành của chúng. Lý do cụ thể như sau:

1. Cấu trúc van bướm dẫn đến hình thành các vùng áp thấp cục bộ

Bộ phận đóng mở của van bướm là các tấm bướm hình đĩa. Khi quay để mở, chất lỏng cần chảy quanh mép của tấm bướm. Một vùng áp suất thấp cục bộ sẽ hình thành phía sau tấm bướm (phía hạ lưu). Khi áp suất chất lỏng giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa, các khí hòa tan trong chất lỏng sẽ kết tủa và tạo thành bong bóng, đây là giai đoạn đầu của quá trình xâm thực.

Kịch bản điển hình: Trong điều kiện chênh lệch áp suất cao hoặc điều kiện dòng nước tốc độ cao, tốc độ dòng chảy ở mép tấm bướm tăng mạnh. Theo nguyên lý Bernoulli, tốc độ dòng chảy tăng dẫn đến áp suất giảm, càng làm trầm trọng thêm sự hình thành các vùng áp suất thấp và tạo điều kiện cho hiện tượng xâm thực.

2. Tác động của nhiễu loạn chất lỏng và sự sụp đổ bong bóng

Khi chất lỏng mang bong bóng vào vùng áp suất cao (chẳng hạn như đường ống hạ lưu củavan bướm), các bong bóng sẽ nhanh chóng xẹp xuống, tạo ra các tia cực nhỏ tác động lên bề mặt kim loại. Tần suất tác động này cực kỳ cao (lên tới hàng chục nghìn lần mỗi giây), gây ra các vết rỗ và bong tróc dần dần trên bề mặt kim loại, cuối cùng là làm hỏng bề mặt bịt kín.

Hỗ trợ dữ liệu: Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng lực tác động do bong bóng vỡ ra có thể đạt tới vài trăm megapascal, vượt xa độ bền mỏi của vật liệu kim loại thông thường và là cơ chế cốt lõi của hư hỏng do tạo bọt.

3. Đặc tính điều tiết của van bướm làm tăng nguy cơ tạo bọt khí

Van bướm thường được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy, nhưng khi độ mở nhỏ (<15 ° ~ 20 °), chất lỏng đi qua khe hẹp giữa tấm bướm và ghế van, khiến tốc độ dòng chảy tăng mạnh, tiếp tục giảm áp suất và làm tăng đáng kể nguy cơ tạo bọt.

Trường hợp kỹ thuật: Trong van đầu vào hoặc hệ thống xử lý nước thải của nhà máy thủy điện, nếu van bướm ở trạng thái điều chỉnh mở nhỏ trong thời gian dài, các hố sủi bọt sẽ nhanh chóng xuất hiện phía sau tấm van, gây ra hỏng hóc và cần phải thay thế tấm van hoặc vòng đệm thường xuyên.

4. Ảnh hưởng của đặc tính môi trường và điều kiện vận hành

Môi trường chứa hạt: Nếu chất lỏng chứa các hạt cứng như trầm tích và oxit kim loại, tia cực nhỏ tạo ra bởi hiện tượng xâm thực sẽ mang các hạt tác động lên bề mặt bịt kín, tạo thành hư hỏng hỗn hợp "xâm thực xói mòn" và đẩy nhanh quá trình hư hỏng.

Nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn: Nhiệt độ cao có thể làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng và thúc đẩy sự hình thành bong bóng; Môi trường ăn mòn có thể làm suy yếu khả năng chống xâm thực của vật liệu kim loại và tác động kép làm trầm trọng thêm tình trạng hư hỏng của van bướm.

5. Hạn chế của các loại và thiết kế van bướm

Van bướm lệch tâm/trung tâm đơn: Cần xét đến hướng dòng nước (tấm van lệch về phía hạ lưu). Việc lắp đặt ngược sẽ làm hỏng sự ổn định của trường dòng chảy và làm tăng nguy cơ xâm thực.

Lắp đặt đường ống thẳng đứng: Trọng lượng bản thân của tấm van có thể gây ra ứng suất không đồng đều trên bề mặt bịt kín, dẫn đến giảm áp suất cục bộ và tạo ra hiện tượng xâm thực.

Van bướm kín mềm: Vòng đệm cao su dễ bị bong tróc và hư hỏng dưới tác động của xâm thực, trong khi bịt kín cứngvan bướm, mặc dù có khả năng chống xói mòn nhưng có chi phí cao hơn và ứng dụng hạn chế.