Kontrol Vanası Buharlaşması ve Kavitasyon: Farkı Nedir?

Buharlaşma ve kavitasyon, kontrol vanalarındaki basınç düşüşleriyle ilişkili iki yaygın akışkan olgusudur. Her ikisi de bir sıvı vanadan geçerken yerel basıncının sıvının buhar basıncına düşmesi veya altına inmesi durumunda meydana gelebilir.

Her iki koşul da buhar kabarcıklarını içerdiği için bazen birbirleriyle karıştırılır.

Temel fark, sıvı vanadan ayrıldıktan sonra bu kabarcıkların başına gelenlerdir.

Buharlaşma, bir sıvı kontrol vanasından geçerken buharlaşması ve akış aşağısında kısmen buharlaşmış olarak kalması durumunda meydana gelir.Kavitasyonda, basınç buhar basıncının üzerine çıkar ve buhar kabarcıkları çöker.1. Buharlaşma Nedir?

Buharlaşma, bir sıvı kontrol vanasından geçerken buharlaşması ve akış aşağısında kısmen buharlaşmış olarak kalması durumunda meydana gelir.Süreç, yerel basıncın sıvının buhar basıncına düşmesi veya altına inmesiyle başlar.Akış aşağısı basıncı buhar basıncının altında kalırsa, buhar kabarcıkları çökmez.

Bunun yerine, sıvı-buhar karışımı akış aşağısına devam eder.

Bir kontrol vanası uygulaması genellikle şu durumlarda buharlaşma olarak kabul edilir:

P₂ < Pᵥ

burada:

P₂ = akış aşağısı basıncı

Pᵥ = sıvı buhar basıncı

Buharlaşma, yüksek hızlı sıvı-buhar karışımı vana ve boru yüzeylerine sürekli çarpabileceği için önemli erozyona neden olabilir.2. Kavitasyon Nedir?

Kavitasyon benzer bir şekilde başlar.

• Sıvı bir kontrol vanası içindeki kısıtlamadan geçerken, hız artar ve yerel basınç düşer.Vena contracta'daki basınç sıvının buhar basıncına ulaşırsa, buhar kabarcıkları oluşabilir.
• Fark akış aşağısında ortaya çıkar.Sıvı basıncı buhar basıncının üzerine çıkarsa, kabarcıklar çöker.

Bu çökme enerji salar ve şunlara neden olabilir:

Gürültü

Titreşim

Çukurlaşma

Trim hasarı

Azalmış vana performansı

Kavitasyon hasarı genellikle pürüzlü, çukurlu veya düzensiz bir yüzeyle karakterize edilir.

3. Buharlaşma ve Kavitasyon Karşılaştırması

• Erozyona dayanıklı tasarım/malzemeler
• 4. Buharlaşma Neden Erozyona Neden Olur?
• Kavitasyon
• Akışkan
• Sıvı

Sıvı

Buhar kabarcıkları oluşumu

5. Kavitasyon Neden Çukurlaşmaya Neden Olur?Kavitasyonlu hizmette, yerel basınç yeterince düştüğünde buhar kabarcıkları oluşur.

Çökme metal bir yüzeye yakın olursa, kabarcık çökmesi sırasında salınan enerji yerel hasara neden olabilir.

Tekrarlanan çökme, vana triminde pürüzlü, çukurlu bir yüzey oluşturabilir.

Şiddetli durumlarda, hasar akış aşağısı borulara kadar uzanabilir.

6. Buharlaşma veya Kavitasyon Nasıl Tespit Edilir?

Sorunu belirlemeye yardımcı olabilecek birkaç pratik işaret vardır.

Kavitasyonun Olası BelirtileriYüksek gürültüŞiddetli titreşim

Çukurlu vana trim

Tekrarlanan trim arızası

Kararsız kontrol

Basınç toparlanma alanına yakın hasar

Buharlaşmanın Olası Belirtileri

Sürekli erozyon

Pürüzsüz veya cilalı hasarlı yüzeyler

Akış aşağısında iki fazlı akış

Yüksek akış aşağısı hızı

• Vana çıkışında ve akış aşağısı borularda erozyon
• Ancak, yalnızca görsel inceleme kesin akış koşulunu belirlemek için yeterli değildir.
• İşlem basıncı, sıcaklığı, akış hızı ve sıvı buhar basıncı gözden geçirilmelidir.
• 7. Kavitasyon Nasıl Kontrol Edilebilir?
• Kavitasyon basınç toparlanması ve kabarcık çökmesiyle ilgili olduğundan, amaç zarar verici kabarcık çökmesine izin veren koşulları azaltmak veya kontrol etmektir.
• Olası yaklaşımlar şunları içerir:

Kademeli Basınç Azaltma

• Özel trim, basınç düşüşünü birden fazla kademeye bölebilir.
• Anti-Kavitasyon Trim
• Kafesler ve akış geçitleri, hızı ve basınç toparlanmasını kontrol etmek için tasarlanabilir.
• Uygun Vana Boyutlandırması
• Doğru boyutlandırma, gereksiz yere yüksek hız ve aşırı basınç düşüşünden kaçınmaya yardımcı olur.

Uygun Vana Seçimi

Vana gövdesi ve trim geometrisi, basınç toparlanması ve kavitasyon riski üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir.

Örneğin, Fisher Cavitrol III trim, kavitasyonlu uygulamalarda basınç düşüşünü kademelendirmek için tasarlanmıştır.

8. Buharlaşma Hasarı Nasıl Azaltılabilir?

Buharlaşma, işlem koşulları tarafından belirlendiği için kontrol vanası değiştirilerek basitçe ortadan kaldırılamaz.

Akış aşağısı basıncı sıvı buhar basıncının altında kalırsa, buharlaşma meydana gelebilir.

Bu nedenle amaç, ortaya çıkan erozyonu yönetmektir.

Yaygın yaklaşımlar şunları içerir:

Erozyona dayanıklı malzemeler seçmek

Yerel akışkan hızını azaltmak

Uygun vana geometrisi kullanmak

Hassas vana yüzeylerini korumak

Akış aşağısı akış alanını artırmak

Uygun ağır hizmet tipi vana tasarımları seçmek

Emerson, buharlaşmanın bir sistem koşulu olduğunu belirtir ve buharlaşmayı önlemeye çalışmak yerine erozyonu en aza indirecek vana geometrisi ve malzemeleri seçilmesini önerir.

9. Aynı Vana Buharlaşma ve Kavitasyon İçin Kullanılabilir mi?

Zorunlu değil.

İki koşul farklı hasar mekanizmaları oluşturur, bu nedenle vana gerçek işlem koşuluna göre seçilmelidir.Kavitasyon için tasarım amacı genellikle basınç düşüşünü kontrol etmek ve zarar verici kabarcık çökmesini önlemek veya azaltmaktır.

Ağır hizmet tipi kontrol vanaları, kavitasyon, buharlaşma, erozyon, yüksek basınç düşüşü ve yüksek hızın belirli kombinasyonları için tasarlanabilir.

• 10. Hangi İşlem Verileri Gereklidir?
• Buharlaşma veya kavitasyonu değerlendirirken, şunları sağlayın:
• Akışkan adı
• Akış hızı
• Akış yukarı basıncı
• Akış aşağısı basıncı

Çalışma sıcaklığı

Buhar basıncı

Akışkan yoğunluğu

Boru boyutu

Vana boyutu

Vana tipi

Gerekli basınç düşüşü

Mevcut bir vana için, varsa vana modeli ve trim bilgileri de sağlayın.

Bu, vana tedarikçisinin yalnızca gürültü veya görünür hasara dayalı olarak teşhis koymak yerine gerçek basınç koşullarını değerlendirmesine olanak tanır.

• Sonuç
• Buharlaşma ve kavitasyon benzer bir koşulla başlar: akışkan basıncı, buhar kabarcıklarının oluşması için yeterince düşer.
• Temel fark sonrasında ne olduğudur:
• Buharlaşma:
• Buhar oluşur → Akış aşağısı basıncı buhar basıncının altında kalır → Buhar akışta kalır
• Kavitasyon:
• Buhar oluşur → Akış aşağısı basıncı toparlanır → Buhar kabarcıkları çöker
• Bu fark, farklı hasar mekanizmalarına yol açar.
• Buharlaşma öncelikle yüksek hızlı sıvı-buhar akışından kaynaklanan erozyonla ilişkilendirilirken, kavitasyon çöken buhar kabarcıklarından kaynaklanan şiddetli çukurlaşma, gürültü ve titreşime neden olabilir.
• Doğru vana boyutlandırması, doğru işlem verileri ve uygun vana veya trim seçimi her iki koşul için de önemlidir.
• Ağır hizmet uygulamaları için, Fisher, Flowserve, Masoneilan, Samson, Koso ve diğer üreticilerin kontrol vanalarını ve özel vana çözümlerini tedarik edebiliriz.

Vana erozyonu, gürültüsü veya titreşimi yaşıyorsanız, teknik inceleme için işlem koşullarını ve mevcut vana modelini sağlayın.