调节阀的流量系数及其计算.pptx

调节阀的流量系数及其计算如果调节阀的开度不变，流经调节阀的流体不可压缩，则流体的密度不变，那么，单位重量的流体的能量损失与流体的动能成正比，即（4－2）式中ω－流体的平均速度；g－重力加速度；ζ－调节阀的阻力系数流体调节阀中的平均速度为：（4－3）式中Q－流体的体积流量A－调节阀连接管的横截面积综合上述三式（4－1），（4－2），（4－3），可得调节阀的流量方程式为：（4－4）若上述方程式各项系数采用如下单位：A－㎝2；ρ－g/㎝2(即10－5N·s2/㎝4)；ΔP－100KPa（10N/㎝2）；P1，P2－100KPa（10N/㎝2）；Q－m4/h代入式（4－4）得：（㎝3/s）(m3/h)(m3/h)(4－5)式(4-5)是调节阀的流量方程式若A不变，ΔP不变，ξ，Q；反之，ξ，Q若则式（4－5）可改写为：（4－6）式中（4－7）在采用国际单位制时，流量系数用KV表示。KV的定义为：温度为278～313K（5－40℃）的水在105Pa压降下，1小时内流过阀门的立方米数。许多采用英制单位的国家用CV表示流量系数。CV的定义为：用40°~60°F的水，保持阀门两端的压差为阀门全开状态下每分钟流过的水的美加仑数。KV和CV的换算如下：CV＝1.167KV2.压力恢复和压力恢复系数当流体流过调节阀时，其压力变化情况见图4－1和4－2所示根据流体的能量守衡定律可知，在阀芯、阀座由与节流作用而在附近得下游处产生一个缩流（见图4－1），其流体速度最大，但静压最小，在远离缩流处，随着阀门流通面积得增大，流体的速度减小，由与相互摩擦，部分能量转变成内能，大部分静压被恢复但已不能恢复到P1值。当介质为气体（可压缩）时，当阀的压差达到某一临界值得时，通过调节阀的流量将达到极限。即使进一步增加压差，流量也不会再增加。当介质为液体（不可压缩）时，一但压差增大到是以引起液体汽化，即产生闪蒸和空化作用时，也会出现这种极限的流量。这种极限流量为阻塞流。由图4－1可知，阻塞流产生于缩流处及其下游。产生阻塞流时的压差为ΔPT。为说明这一特性，可以用压力恢复系数FL来描述：（4－8）即：（4－9）上式中ΔPT＝P1－P2，PVC表示产生阻塞流时缩流断面的压力。FL值是阀体内部几何形状的函数。一般FL＝0.5~0.98，FL越小，ΔP比P1－PVC小得越多，即恢复越大。从图4－2中可以看出，球阀的压差损失ΔPA小于单座阀的压差损失ΔPB。3.闪蒸、空化及其影响在调节阀内流动的液体，常出现闪蒸和空化两种现象。它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动，材质的破坏等，直接影响调节阀的使用寿命。如图4－1所示，当压力为P1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力下降；当n后压力P2≤PV（饱和蒸汽压）部分液体就汽化成气体，形成汽液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。如果产生闪蒸之后，P2不是保持在饱和蒸汽压之下，在离开节流孔之后又急骤上升，这是气泡产生破裂并转化为液体，这个过程叫做空化作用。4.阻塞流对计算的影响当阻塞流出现之后，流量与ΔP（P1－P2）之间的关系已不再遵循公式（4－7）的规律。从图4－3可见，当按实际压差计算时，Q’max要比阻塞流量Qmax大很多，为粗确求得KV值。只能把开始产生阻塞流时的阀压降作为计算用压降。对于不可压缩液体，它产生阻塞流时，PVC值与液体介质的物理性质有关。即PVC＝FF·PV（4－10）式中PV－液体的饱和蒸汽压力FF－液体的临界压力比系数FF值可用下式计算：（也可以从图中查出）(4-11)从式（4－9）可见，只要求得PVC便可得到不可压缩液体是否形成阻塞流的判断条件，显然即为产生阻塞流时的阀压降，因此，当即时，为阻塞流情况对于可压缩液体，引入一个称为压差比X的系数也就是说，阀门压降ΔP与入口压力P1的比称为压差比。若以空气作用试验流体，对于一个特定的调节阀，当产生阻塞流时，其压差比是一个固定常数称为临界压差比XT。对别的可压缩流体，只要把XT乘一个比热系数FK即为产生阻塞流时的临界条件。当X≥FKXT时，为阻塞流情况当X＜FKXT时，为非阻塞流情况㈡流量系数的计算在确定阀门口径时，最主要的依据和工作程序就是计算流量系数。1.不可压缩液体在安装条件下，为了使流量系数计算公式能适用于各种单位，并考虑到念度，管道等的影响，可把公式演变为如下的形式：（4－12）式中FP－管道的几何形状系数，无量纲，当没有附接管件时，FP＝1；FR－雷诺系数，无量纲，在紊流体状态时，FR＝1；－相对密度，在15.5℃时，＝1.0;N1－数字常数，采用法定计量单位N＝1。根据计算理论，在计算液体流量系数时，按三种情况分别计算：非阻塞流、阻塞流、低雷诺数。在用判别式判定后，用不同的公式进行计算。⑴非阻塞流当的情况下，其计算公式为：