阀门-Kv&Cv值

1石油化工阀门的选型应用阀门的流量系数Kv/Cv以及公称压力、温压等级21相关的基本知识压力单位换算表压和绝压31.1常用压力单位公制大气压，atm巴，Bar帕，Pa千帕，KPa兆帕，MPa公斤/厘米2，Kg/cm2mm汞柱，mmHgm水柱，mWG英制磅/英寸2，lb/in2英寸汞柱，inHg1Bar=14.7lb/in21Bar=760mmHg1Bar=105Pa1lb/in2=0.0689Bar绝压和表压真空大气压绝压为0表压为0X表压X+1个大气压绝压绝压为1绝压用A表示表压用G表示1MPaG=1.1MPaA1Kg/cm2G=2Kg/cm2AX5工程上一般没有特别注明的话，压力可以默认为表压。真空或负压时，常用绝压。绝压/表压61.2水变成蒸汽的几种状态热量温度水（水蒸发成蒸汽）饱和蒸汽过热蒸汽汽化潜热显热7水在加热过程中水的温度会升高,直到它的沸点,呈饱和状态。饱和的水吸收汽化潜热后蒸发成蒸汽,在这过程中蒸汽的温度没有变化,这时蒸汽的温度叫饱和温度。若对这饱和蒸汽继续加热,蒸汽的温度就会升高,这就是过热蒸汽。蒸汽的几个特性8大气压下水的沸点是100摄氏度，称为饱和水。对饱和水继续加热，有一部分水蒸发成为蒸汽。若增加水的压力，水的沸点就会升高。压力0.2MPaG的水的沸点为132摄氏度。蒸汽的几个特性9饱和蒸汽和过热蒸汽由饱和蒸汽表可以查到，压力为1003.5KPaA(10.035barA=9.035barG)的蒸汽的饱和温度为180摄氏度。此时饱和态的水的热焓为763.25Kj/kg,而同温度下的饱和汽的热焓为2782.5Kj/kg.两者的热焓查为其的汽化潜热2782.5–763.25=2019.25Kj/kg。在饱和水到饱和汽的过程中，其温度是不变的。对这饱和汽再加热，其温度就会升高成过热汽。1011蒸汽用途过热蒸汽主要用于动力用，如驱动透平发电机组、驱动压缩机等。饱和蒸汽主要用于换热用，如加热器、再沸器12蒸汽特性饱和温度：在一定压力下蒸汽的饱和温度是一定的,2barG蒸汽的饱和温度是132oC,若此时蒸汽的温度高于此温度,则这蒸汽为过热蒸汽,其高出的温度为过热温度.若2barG蒸汽的温度是250oC,则其这蒸汽的过热温度为250–132=118oC.13加压提高蒸煮温度在1BarA下,水的沸点是100oC;这就是我们家中烧水时的工况.我们都知道,要炖排骨或鸡用压力锅,可以加快蒸煮过程.其道理是若要加快食品的煮熟过程,就需要提高蒸煮的温度;要提高蒸煮温度,就需要提高烹煮过程的压力,以提高蒸煮的温度而缩短蒸煮过程.压力锅就是生活中的一个实例.压力锅是个封闭的容器,利用压力锅上的重锤来控制压力锅内的压力,提高压力锅内液体的沸点.若加压到2个表压，其沸点就升到132OC所以,蒸汽的饱和温度和其压力有关,不同压力下蒸汽的饱和温度是不同的.需要查蒸汽特性表.饱和蒸汽所含热量压力蒸汽总热量（显热+潜热）汽化潜热显热饱和蒸汽所含热量饱和蒸汽曲线温度压力过热蒸汽过冷水或蒸汽冷凝水水的沸点，饱和蒸汽和饱和水的温度161.3法兰温压等级口径材料与管道的连接法兰面17法兰表示实例150#2”CSBWRF温压等级–150#口径-2”或DN50材料–CS(碳钢)与管道的连接–BW(对焊)法兰面–RF(光面)法兰与管道的连接对焊ButtWeld承插焊SocketWeld翻边活动式LapJoint螺纹Threaded平焊SlipOn19法兰与管道的连接a.螺纹threaded小口径公用工程管线b.平焊slipon常温低压公用工程管线c.对焊buttweld工艺管线d.承插焊socketweld小口径工艺管线e.翻边活动式lapjoint特殊材料管线20法兰面宽面FlatFace光面RaisedFace翻边活动式LappedJoint梯形槽面RingJoint凹凸面Male&Female榫槽面Tongue&Groove21法兰面的种类a.宽面FlatFace(FF)只用于水介质b.光面RaisedFace(RF)应用最为广泛c.翻边活动式lapjoint(LJ)适用于特殊材料d.梯形槽面RingJoint(RJ)适用高压e.榫槽面Tongue&Groove(TG)适用高压，可靠f.凹凸面MaleFemale(MF)要求可靠221.4设计压力和设计温度决定温压等级时需依据设计压力和温度23设计压力的取用设计压力是指一台设备或某根管线内的设计压力，而相应压力下的设计温度亦简称为设计温度。采用过大的安全系数只能浪费工程的基建投资，而不带来其它的好处；而过低的系数会导致将来扩建的困难和费用的增加。24操作压力在100~5000KPa的容器设计压力=最小需要的设计压力+10%，或者+175KPa两者中的大者。设计温度=最小需要的设计温度+15到25oC或者壳体材料的最高许用应力开始下降的点的温度，两者中的大者。25操作压力高于5000KPa的容器设计压力=最小需要的设计压力+5%的正常最大操作压力设计温度和前述的设计压力在100~5000KPa的设备一样。262阀门的流量系数Cv/Kv计算Cv/Kv值时需用最大流量和最小流量进行Cv/Kv值的计算27阀门的流量系数Cv/KvCv/Kv是衡量阀门流通能力的指标，流量系数值越大，说明流体流过阀门时的压力损失越小。Cv值定义：给定行程下，阀门前后压降为1PSI，介质为温度60oF水,每分钟流经阀门的水的体积，用USGPM表示Kv值定义：给定行程下，阀门前后压降为1bar，介质为温度20oC水,每小时流经阀门的水的体积，用m3/h表示28阀门流量系数Kv/Cv阀门的流量系数Kv/Cv（也有人称阀门的尺寸系数、阀门系数）表示通过阀门的流量和该流量下流体通过阀门的压降间的相互关系，随阀门的类型、结构形式、开启度和阀门的尺寸而变化。Cv用于英制的衡量系数Kv用于公制的衡量系数Kv=0.8547CvCv=1.17Kv29阀门有独自的阀门流量系数(BFV)30Kv的计算2.1液体Kv=QVx(SG/DP)0.5式中：QV=液体流量，M3/HrSG=液体，流体相对密度（以16℃水为1）DP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，Bar;(1Bar=100Kpa或0.1Mpa)31液体计算例题（一）已知通过阀门的水流量Q=43T/H，流经阀门时的压降DP=0.84bar,水相对密度SP假设为1则阀门所需的Kv=Q(SP/DP)1/2=43(1/0.84)1/2=46.91Kv值（液体）的计算实例32液体计算例题（二）已知：介质：水阀前压力：18MPa流量：720吨/时设计温度：250摄氏度连接方式：焊接连接管道尺寸：273x22.5管道材料：碳钢Kv值（液体）的计算实例33液体：Kv=QVx(SG/DP)0.5式中：QV=液体流量，720M3/HrSG=液体，流体相对密度（假设为1）DP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，BarKv的计算公式34压降的设定已知阀前压力为180bar,用户没有提供阀后压力。根据已有条件，假设系统压降为10%入口压力，则系统压降为18bar.采用阀门压降为系统压降的13%，则阀门的压降△P=2.34bar.这点是根据系统的工作特性和结构而定,不能死搬硬套.35故计算所需阀门的Kv值为：Kv计算=720xSQRT(1/2.34)=470.68换算成Cv计算值：Cv计算=1.17Kv=1.17x481.72=550.69计算Cv值36阀门的选用Cv值定在阀门开启度在10％到80％之间比较合理则选用阀门的Cv值应不小于Cv选用=563.6/0.8=704.5选用Cv值37流量系数的计算软件调出阀门系数(液体)计算软件,按软件使用要求输入有关的计算条件进行计算.1.输入流量720T/Hr2.输入入口压力180BarG3.输入阀门压降2.234Bar4.然后可以得到计算Cv值为563.65.最小选用Cv为704.539Kv的计算2.2气体Kv=QVx(SG/(DPxP2))0.528.5式中：QV=气体流量，NM3/HrSG=气体，流体相对密度（以16℃、一个绝压的空气为1）DP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，Bar,（小于1/2入口压力）;P2=阀门出口压力，BarA绝压40已知:一气体管道,输送的为空气,阀门的入口压力为2barG,温度20摄氏度，空气通过阀门的压降为0.1bar,空气的流量为1666.7立方米/小时.求:需要的选用阀门系数.Kv值（气体）的计算实例公式中计算的流量是标准立方米/小时,但给的流量是在工作状态下的流量,需要转换.根据有关气体状态方程：PV=RTPV/T=R-ConstantPnVn/Tn=P1V1/T1已知Pn=1barAVn=是我们要求的.P1=2+1=3barAV1=1666.7立方米/小时T1=20摄氏度，Tn=16摄氏度则Vn=P1V1Tn/T1Pn=3x1667(16+273)/(273+20)/1=4938.64标准立方米/小时标准流量42计算数据阀入口压力2BarG=3BarA阀出口压力P2=1.9BarG=2.9BarA阀门压降DP=0.1Bar流量QV=4938.6标准立方米/小时流体相对密度,SG=143Kv=4659.8x(1/(0.1x(1.9+1)))0.528.5=303.56Cv=1.17Kv=1.17x344.9=355.15计算Cv值45蒸汽的Cv计算蒸汽分两种工况:1.蒸汽出口压力P20.58P1入口压力2.蒸汽出口压力P2＜0.58P1入口压力462.3蒸汽出口压力P20.58P1入口压力Kv=QMxK22.5x(P2xDP)0.5QM=蒸汽流量，Kg/HrDP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，Bar;P2=阀门出口压力，BarA绝压K=过热蒸汽修正系数（饱和汽=1），K=1+0.00126TSTS=蒸汽过热度，oC47蒸汽计算实例（一）已知:QM=蒸汽流量，25T/HrDP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，2Bar;P1=阀门入口压力,46BarG=47BarAP2=阀门出口压力，44BarG=45BarA饱和蒸汽，故蒸汽的过热度为0,过热温度修正系数K=148Kv=25,000x122.5x(45x2)0.5=117.12Cv=1.17x117.12=137.03计算Cv值50QM=蒸汽流量，79,000Kg/Hr蒸汽温度=398oCP1=阀门入口压力，64.46BarG表压P2=阀门出口压力，63.71BarG表压DP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，0.75Bar;蒸汽计算实例（二）51计算过热蒸汽修正系数由蒸汽特性表可以查到64.46BarG的蒸汽的饱和温度为280oC,则这蒸汽的过热度为398oC–280oC=118oC.K=1+0.00126TS=1+0.00126x118=1.1486852计算所需的阀门流量系数Kv=QMxK22.5x(P2xDP)0.579,000x1.14868=22.5x(64.71x0.75)0.5=578.93Cv=1.17x578.93=677.3553校核计算得到的Cv选用一个压力密封闸阀,900#、4“阀门的Cv为850校核阀门的最大流量时的Cv/选用Cv=677.35/850=79.69%80%校核阀门的最小流量时的Cv/选用Cv=128.61/850=15%10%符合要求552.4蒸汽出口压力P2﹤0.58P1蒸汽入口压力QMxKKv=——————12.28xP1QM=蒸汽流量，Kg/HrDP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，Bar;P1=阀门入口压力，BarAK=过热蒸汽修正系数（饱和汽=1），K=1+0.00126TSTS=蒸汽过热度，oC56QM=蒸汽流量，2,500Kg/HrDP=P1–P2，流体通过阀门时的压降，1.5Bar;P1=阀门入口压力，3BarG蒸气温度250oC由蒸汽特性表可以查得，3BarG