调节阀门的基本定义与计算.docx
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调节阀门的基本定义与计算——摘自《调节阀使用与维修》吴国熙著调节阀的可调比调节阀的可调比就是调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比可调比也称可调范围，若以R来表示， 则Rm in(1)要注意最小流量Qm.n和泄漏量的含义不同最小流量是指可调流量的下限值，它一般为最大流量Qmax 的2%〜4%，而泄漏量是阀全关时泄漏的量，它仅为最大流量的0.1%〜0.01%1、理想可调比当调节阀上压差一定时，可调比称为理想可调比，即（2）也就是说，理想可调比等于最大流量系数与最小流量系数之比，它反映了调节阀调节能力的大小，是由 结构设计所决定的一般总是希望发可调比大一些为好，但由于阀芯结构设计及加工方面的限制，流量系 数Kvm.n不能太小，因此，理想可调比一般均小于50目前我国统一设计时取R等于302、实际可调比调节阀在实际工作时不是与管路系统串联就是与旁路关联，随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的 不同，调节阀的可调比也产生相应的变化，这时的可调比就称为实际可调比1）串联管道时的可调比如图1所示的串联管道，由于流量的增加，管道的阻力损失也增加若系统的总压差△々不变，则分配 到调节阀上的压差相应减小，这就使调节阀所能通过的最大流量减小，所以，串联管道时调节阀实际可调比会降低。
若用R'表示调节阀的实际可调比，则(3)（4）式中△?‘.一调节阀全关时阀前后的压差约等于系统总压差；△Pvmin一调节阀全开时阀前后的压差；△P—系统的压差 ss一调节阀全开时阀前后压差与系统总压差之比，称为阀阻比，也称为压降比由式（4）可知，当s值越小，即串联管道的阻力损失越大时，实际可调比越小它的变化情 况如图2所示2）并联管道时的可调比如图3所示的并联管道，当打开与调节阀并联的旁路时，实际可调比为:图3并联管道B 总管最大流量调节阀最小流量+旁路流量工=调节阀全开时的流量=d球若令总管最大流量工号+（心）客a*(5)从上式可知：当X值越小，即旁路流量越大时，实际可调比就越小它的变化如图4所示从图中可 以看出旁路阀的开度对实际可调比的影响极大302520R'15101二//0. 2 0. 40. 6 0.8 L0 p图4孙建道时的可调比从式（4）可得一般来说，R〉1所以(6)上式表明并联实际可调比与调节阀本身的可调比无关调节阀的最小流量一般比旁路流量小得多，故其 可调比实际上只是总管最大流量与旁路流量的比值综上所述，串联或并联管道都将使实际可调比下降，所以在选择调节阀和组成系统时不应使s值太小， 要尽量避免打开并联管道的旁路阀，以保证调节阀有足够的可调比。
闪蒸以及空化定义说明当压力为pl的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力骤然下降，当孔后压力p2达到或者 低于该流体所在情况下的饱和蒸气压pv时，部分液体就汽化成为气体，形成汽液两相共存的现象，这种现 象称为闪蒸产生闪蒸时，对阀芯等材质巳开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体计算公式的正确性，使计算复杂化 如果产生闪蒸之后，p2不是保持在饱和蒸汽压以下，在离开节流孔之后又急骤上升，这时气泡产生破裂并 转化为液态，这个过程即为空化作用缩流体定义不可压缩流体或要压缩流体在流过调节阀时所达到的最大流量状态（即极限状态）在固定的入口条件 下，阀前压力pl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值，再继 续降低p2，流量不再增加，这个极限流量即为阻塞流fl压力恢复系数以及定义1、 定义：Fl是阀体内部几何形状的函数，它表示调节阀内流体经缩流处之后动能变为静压的恢复能力2、 说明:一般，Fl=0.5-0.8当Fl=1时，p1-p2=p1-pvc，pl直接下降为p2，与原来的推导假设一样Fl越小，P 比p1-pvc小得越多，即压力恢复越大各种阀门因结构不同，其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。
有的阀门流路好，应允动阻力小， 具有高压力恢复能力，这类阀门称为高压力恢复阀，例如球阀、蝶阀、文丘里角阀等有的阀门流路复杂， 流阻大，摩擦损失大，压力恢复能力差，则称为低压力恢复阀，如单座阀、双座阀等fl值的大小取决于调节阀的结构形状，通过试验可以测定各类典型阀门的fl值Kv流量系数定义为反映不同调节阀结构，不同口径流量系数的大小，需要跟调节阀统一一个试验条件，在相同试验条件 下，Kv的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小于是调节阀流量系数的定义为:当调节阀全开，阀两端 压差△ P为100KPa，流体重度r为1gf/cm3（即常温水）时，每小时流经调节阀的流量数（因为此时 Kv=Qxsqr（r/^ P）=1），以 m3/h 或 t/h 计国际单位制（SI制）的流量系数，其定义为：温度5〜40°C的水，在105Pa压降下，每小时流过调节 阀的立方米数Cv的定义以及说明Cv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差△ P为1磅/英寸2,介质为60°F清水时每分钏流经调节阀的 流量数，以加仑/分计CV值计算方程式一、液体公式或Cv =在流动温度下的比重最大流量最大流量下的△P最小流量1.2在流动温度下为250加仑/分最小流量下的△P10磅/英寸2在流动温度下为40加仑/分25磅/英寸2s I -j = 40比=如25(2)在这里要解析一止为什么在这个基础方程中要加入几个特定的因子系数。
数值常数N1、N6等是公制及 英制单位的换算常数当然，根据方程中采用的是美国通用单位还是SI单位，这些常数的数值是不同的（SI 是国际单位制的缩写）导入系数Fp是用来修正配管几何形状不同于标准试验配管的系数系数Fr是用于 非湍流条件下的修正当粘稠流体或阀门低压降时可能出现在非湍流的流动情况这些新因子将在后面几 页详细说明如果希望得到适当的精度，虽然增加所有这些新的系数会增加调节阀计算的复杂性，但还是 必须的阀门的流通能力也受阀门孔口处流动液体气化作用的影响，这种状态的出现称为气蚀或闪蒸，将在本章 的第二部分讨论在美国仪表协会（ISA）阀门计算标准中所介绍的公式，不能盲目地用于精确计算阀门因为这些公式是 作为流体通过阀门的基本的数学表达式ISASP39委员会认为，将需要改进以标准为基础的各种计算方程， 使这些方程可能便于日常的阀门计算，或者便于使用数字计算机技术来处理例题1 液体流动巳知： 流体 盐水族氮 W = N&F方成■技虱或 F v （3）凯脱扁或或q = M罕冲(4)W或陟=5偿或W = N爵毕(5)可调范围（10： 1）、气体和蒸汽公式7 = 1-(8)F广打1.40对于干饱和蒸汽（美国通用单位）:(9)所有上面的公式，不论实际的压降比如何，采用的X值都不能超过（FkXr）。
1、方程式的限制条件方程（9）是用于蒸汽的一种简单形式表压的范围内，蒸汽压力在0到1600磅/英寸2表压的范围内，计算的结果与比较精确的方程（3）的相比，其偏差不大 于6%混合相一对于气-液混合物见“混合相”一节接近临界压力一当压降比高，和蒸汽接近临界压力时，误差可能是很明显的蒸汽压力高于1400磅/英 寸2绝压开始产生误差高压降AP—虽然方程式对于所有压降都是有效的，过高的出口速度会引起过大的噪音通常安装在阀门 出口处的各显神通线异径接头可能会引起超音速冲击波为减小由于这种原因引起的噪音，建议阀门出口 速度限制在1马赫，最好低至1/3马赫据此，对于1马赫的速度可用下面公式确定阀门出口管径（异径 接头入口）大小对于气体，q I■&沮 T*(10)MKZ)= 0.047 J—(11)£)= 0.012例题2 气体或蒸汽流量巳知：流体冷冻剂R-12对于饱和蒸汽（12）对于1/3马赫，上面的直径可乘以1.720000磅/小时114.5磅/英寸2 （绝压）54.5磅/英寸2 （绝压）0.355英尺3/磅2英寸KCv= ==流量W压力P压力P2比容V管线尺寸 2英寸如果选择的调节阀是一个单座套筒导向式阀门，其Xr值约为0.75，而Cv大约是11d2。
X=60/114.5=0.524 (按定义)F
3、计算尺和计算图表千金调节阀制造厂都提供计算阀门大小用的计算尺和计算图表如果这些工具设计和使用得当，其计 算结果和直接计算一样精确当然，它们有它们自己的优点和缺点一般来说，这些方法是比较快速的， 因为方程式中所包含的全部常数都结合到标尺上，不需要附加的调整这些工具必须经常使用，以免重复 阅读使用说明书所使用的测量单位必须与计算尺或计算图表上的单位相一致各种方法是可能误差决定 于计算器当使用这些工具时，通常是不保存记录的，因此，校核是困难的流量系数计算公式的分析和比较对不可压缩流体一液体的一般计算公式，各个国家都差异不大百对可压缩8流体就大不相同可压缩流 体流量系数的计算比一般液体要复杂，其原因是可压缩流体经节流之后体积膨胀，密谋减小，而且在P1不 变和AP增加到一定程度时，通过节流孔后会达到临界状态，产生阻塞流，因此必须考虑这些因素的影响 而对计算化工加以。
