调节阀系数计算

符号定义相互关系C给定行程下，温度为5～40℃的水，阀两端压差为1kgf/cm2时每小时流经调节阀的体积（以m³表示）C是流量系数的通用符，我国过去曾长期使用Kv给定行程下，温度为5～40℃的水，阀两端压差为102kPa时，每小时流经调节阀的体积（以m³表示）Kv=1.01C我国推荐使用KvCv给定行程下，温度为60℉的水，阀两端压差为1lb/in2时，每分钟流经调节阀的体积（以美国加仑USgal表示）Cv=1.167C1对于牛顿型不可压缩流体（液体）即粘度为常数A:常数F：调节阀流通面积ξv:调节阀阻力系数（随阀门开度而变化）2主要计算参数的确定2.1计算流量的确定正常流量Qn:工艺装置额定状态下稳定运行时流经调节阀的流量。稳态最大流量Qmax：工艺装置正常运行中可能出现的静态最大流量。计算最大流量Qcmax:为克服干扰，调节阀必须保证的动态最大流量。Qcmax=Qmax*（S+X）S=特定开度下的阀压降/管路系统总摩擦阻力降正常情况：Qcmax=Qmax*1.15～1.5其它情况：Qcmax=Qmax*1.25最小流量Qmin:当最小流量比正常流量小得多，或者S100特别低时需考虑。最小流量是指工艺流量系数C的定义12vAFppQvAFC//CQp装置运行时可能出现的稳态最小流量，而不是阀门的泄漏量。当此低于调节阀可控制的最低流量时，应采用分程控制的方法来解决，或者改变阀型。2.2阀压降△P及阀阻比S100的确定工程普遍推荐：S100=0.3～0.5对于高压系统，考虑到节约动力消耗：S≥0.15对于气体介质，由于管路阻力损失小，调节阀压降所占比例较大，S1000.5对于系统工作压力经常波动的场合，如锅炉给水调节系统，由于阀压降会随系统工作压力的波动而波动，使S100进一步下降。因此在确定最大流量计算阀压降时，还应增加系统工作压力的5%-10%上式所提的计算阀压降最好是计算最大流量的阀压降。但目前的设计方法往往不能精确地提供计算计算最大流量下的阀压降和阀前压力P1，所以推荐使用正常阀压降△Pn作为计算阀压降，与正常流量Qn一起计算正常流量条件下的流量系数Cn.然后，推算出最大计算流量时的流量系数Cmax。3阻塞流及其对流量系数的影响上式只适用于不可压缩液体。对于气体或蒸汽等可压缩流体，由于节流前后密度发生了变化，因此需要将此式加以修正。如下情况需修正：①当流体在阀体内形成阻塞流（Chockedflow)时；②当流体处于非湍流流动状态时；③当阀两端与工艺管道间装有过渡管件时。阻塞流：当阀前压力P1保持一定，而逐步降低阀后压力P2时，流经调节阀的流量会增加到一个最大极限，再继续降低P2，流量不再增加。此时的流动状态称为阻塞流。因此为了精确求得此时的C值，只能把开始产生阻塞流时的阀压降△Pcr作为计算阀压降。对于可压缩流体，引入一个压差比：X=△P/P1若以空气试验，对于一确定的调节阀，当产生阻塞流时，其压差比是一个固定的常数，称为临界压差比XT。对于其它可压缩流体，只要对XT乘以比热容比系数FK（FK=K/1.4），皆为产生阻塞流的临界条件。Xt的数值只取决于阀的结构，即流路形式。因此只要制造厂提供各类调节阀的Xt值，便可将X≥FkXt作为形成阻塞流的条件，并把P1-（FkXt）=△Pcr作为△P代入计算C值的公式。对于不可压缩的流体（液体）缩流断面：由节流原理可知，流体在节流时流速增加而静压降低，在节流口后流束截面并不立即扩大，而继续缩小到一个最小值，此处流速最大而静压最低，称为缩流断面。//CQp闪蒸：若以Pvc表示缩流处的压力，则当Pvc小于入口温度下流体介质饱和蒸汽压力Pv时，部分液体发生相变，形成气泡，产生闪蒸。继续降低Pvc，流体便会形成阻塞流。此时的Pvc以Pvcr表示，其数值与液体介质的物理性质有关Pvcr=FFPv式中，Ff是液体临界压力比系数，它是阻塞流条件下的缩流断面压力与阀入口温度下的液体饱和蒸汽压力Pv之比，是Pv与液体临界压力Pc之比的函数。为了能在计算C值时事先确定产生阻塞流的阀压降△Pcr,又引入一个压力恢复系数FL，定义为：FL对于一特定形式的调节阀是一个固定常数。它只与阀的结构、流路有关，与阀径无关。FL表示缩流断面处与阀出口之间压力恢复程度数值上等于产生阻塞流时实际测得的最大流量与以此时阀入口压力与缩流断面的压力之差作为压差，按非阻塞流条件计算而得到的理论流量之比。由上式可知，只要求得Pvcr,便可判断形成阻塞流的条件，如下式成立，则为产生阻塞流。此时只要将后式代入△P即可。4液体介质的流量系数计算1.判别流体是否为阻塞流判断结果：阻塞流阀压差△P24.5P126.2Pc11.38Pv2.非阻塞流时P1,P2,△P,Pv,PcMpa(绝压)FL2(P1-FFPV)20.1003QL：液体体积流量m3/hQL0WL6300ρL580νWL:液体重量流量m3/hD117D217FRρL：液体密度kg/m3ν:运动粘度10-6m2/s(厘斯)0D1,D2阀入口、出口处管径mm0.528498198d:阀径mmd6阻塞流时00.5834794073.求取雷诺系数Rev0.960.28/FvcFPP121()/crLcrvcrvcrPPFPPPP2211()()LvcrLFpFPPFPFPv21210LLKvQPP2/1210()LLKvWPP22122/110()10()LLLFLLLFKvQFPFPvKvWFPFPv①对于单流路调节阀，如直通单座阀、套筒阀、球阀等Cv0.583479407Rev0Rev5118912.662②对于具有两个平行流路的调节阀，如直通双座阀、蝶阀、偏心旋转阀等Rev0Rev3583238.864若Rev＞3500，则不用修正若Rev＜3500，则C'=C/FRC'#DIV/0!4.管道修正系数①非阻塞流条件下C100/d20.0225ξ10.38319ξ20.76638ξB10.98448ξB20.98448ξ1+ξ21.14957Fp0.856318769C'0.681381079②阻塞流条件下FLP0.774447563△Pcr20.29691954C'0.7534137045气体介质的流量计算Qg：气体体积流量m3/h252k1.29Y——膨胀系数Wg:气体质量流量kg/h400Fk0.921P1:阀入口压力（绝压）Mpa1.5△P0.1Fk——比热容比系数ρN：标准状态（273K、Sn0.481.013x102kPa)下的密度kg/m30.771n1.25ρ1:阀入口条件下气体密度kg/m35.09D150mmk——比热容比（绝热系数）T1：阀入口温度K368D250mmFp——管件形状修正系数M：分子量，无量纲M=22.4ρNXT0.72Re70700/70700/vLLpVLLLpVQFFKWFFKRe49490/49490/vLLpVLLLpVQFFKWFFK2112220.510.51dDdD41142211BBdDdD210021/10.0016CFpd'/CCFp1212BB21110022/10.0016'/BLPLLLPCFFFdCCF21()LPFPFPPcrPFPvF13KTXYFX/1.4Fkk210021/10.0016CFpdG：相对密度(空气为1)无量纲Z1XTP——管道修正时的压差比系数X=△P/P10.066666667FkXT0.663428571Y0.985257143XTP0.721.判断是否为阻塞流判断结果非阻塞流2.当为非阻塞流条件时Kv2.143330083Kv0Kv0Kv#DIV/0!Kv5.690514156C100/d2ξ10.289ξ20.578ξB10.334ξB20.334Kvd12①当D1，D2d,需要管道修正:Kv=Kv/FpFp1②当XFkXTP时，需要管道修正:Kv=Kv/FpKv03.当为阻塞流条件时Kv1.002147521Kv0Kv0Kv#DIV/0!Kv2.664687793210021/10.0016CFpd2210011211()0.0018TTPPVTBXXFKXd2112220.510.51dDdD210021/10.0016CFpd1212BB41142211BBdDdD1111111111519024600457011001100gNggggQTZKvPYXQTMZKvPYXQTGZKvPYXWTZKvPYXMWKvYXP11111111112930139002580620156.37gNTgTgTgTgTQTZKvPKXQTMZKvPKXQTGZKvPKXWTZKvPKXMWKvKXPKv5.69①当D1，D2d,需要管道修正:Kv=Kv/FpFp1②当XFkXTP时，需要管道修正:Kv=Kv/FpKv5.694.若上式为(Kv)n，则(Kv)max为SQmax=1-n2(1-Sn)SQmax0.1875m2(Kv)max=m(Kv)n(Kv)max11.3811111111112930139002580620156.37gNTgTgTgTgTQTZKvPKXQTMZKvPKXQTGZKvPKXWTZKvPKXMWKvKXPmax/nQmnSS1.621FL0.9FF0.854314220.1964