自力式調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)計(jì)算

流量系數(shù)Kv(或稱流通能力)，是調(diào)節(jié)閥的重要參數(shù)。它反映流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥的能力，亦即反映調(diào)節(jié)閥的容量。根據(jù)計(jì)算出的流量系數(shù)Kv值的大小，選擇閥的額 定流量系數(shù)Kvs，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑。如果選擇的額定流量系數(shù)過(guò)大，就會(huì)使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度的情況下，影響控制質(zhì)量，引起振蕩和噪音，縮 短閥的使用壽命。相反，如果選擇的額定流量系數(shù)過(guò)小，則會(huì)使調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度過(guò)大，閥門超負(fù)荷運(yùn)行，不能滿足流量要求，容易出現(xiàn)事故，造成不必要的浪費(fèi)。為了 合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸，必須正確計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv值。

調(diào)節(jié)閥的額定流量系數(shù)Kvs定義：在規(guī)定條件下，即閥的兩端壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3時(shí)，額定行程時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量是以立方米每小時(shí)或噸每小時(shí)計(jì)的流量數(shù)。

自力式調(diào)節(jié)閥液體的Kv值計(jì)算

 1)非阻塞流

 判別式 (1)

流量系數(shù)計(jì)算公式 (2)

 式中 FL— 壓力恢復(fù)系數(shù)；  (3)

 FF— 液體臨界壓力比系數(shù)；

 PV— 閥入口溫度下，介質(zhì)的飽和蒸汽壓(絕對(duì)壓力)，kPa；

 Pc— 熱力學(xué)臨界壓力(絕對(duì)壓力)，kPa；

 qv— 液體流量，m3/h；

 ρ— 液體密度，g/cm3；

 P1— 閥前壓力(絕對(duì)壓力)，kPa；

  P2— 閥后壓力(絕對(duì)壓力)，kPa。

2)阻塞流 判別式(4)

流量系數(shù)計(jì)算公式 (5)

 由式(5)可以看出，在阻塞流情況下，Kv值的計(jì)算公式有變化，壓差一項(xiàng)用FL2(P - FFpv)代替實(shí)際壓差P1- P2。這樣，比用實(shí)際壓差計(jì)算出的Kv值要大，即由于阻塞流的作用，使閥的流通能力不能充分發(fā)揮，必須按更大的Kv值來(lái)選擇閥的口徑，才能滿足流量的要 求。

自力式調(diào)節(jié)閥低雷諾數(shù)Re修正(高黏度液體Kv值計(jì)算)

         液體黏度過(guò)高時(shí)，由于雷諾數(shù)下降，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài)。在Re<2300時(shí)，流體處于層流低速流動(dòng)，這樣按原公式計(jì)算出的Kv值就會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，實(shí)際流通能力達(dá)不到計(jì)算值，必須進(jìn)行修正。當(dāng)液體為高黏度時(shí)，調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv的計(jì)算公式為  (6)

式中 ψ— 黏度修正系數(shù)，按Re查圖1求得。

關(guān)于Re在流體力學(xué)中已有論述，主要與流體性質(zhì)及流經(jīng)的管路兩方面因素有關(guān)。對(duì)于只有1個(gè)流路的自力式調(diào)節(jié)閥(如單座閥、套筒閥等)，Re的計(jì)算公式為(7)

 對(duì)于只有2個(gè)平行流路的自力式調(diào)節(jié)閥(如雙座閥)，Re的計(jì)算公式為 (8)

式中Kv— 不考慮黏度修正時(shí)的流量系數(shù)；

 v— 流體運(yùn)動(dòng)粘度，10-6m2/s。

自力式調(diào)節(jié)閥氣體的Kv值計(jì)算

       氣體與液體不同，它具有可壓縮性。氣體流過(guò)調(diào)節(jié)閥后，密度變小，不能再用液體公式來(lái)計(jì)算。關(guān)于氣體的Kv值計(jì)算方法，目前有閥前密度法、閥后密度法、平均 密度法、壓縮系數(shù)法等多種方法。因?yàn)槠骄芏确ǖ挠?jì)算結(jié)果比較接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故應(yīng)用最多。這里推薦采用平均密度法來(lái)計(jì)算氣體的Kv值。

 當(dāng)P2>0.5p1時(shí) (9)

當(dāng)P2≤0.5p1時(shí) (10)

式中qvN— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體流量，m3/h；

Pm— 絕對(duì)壓力，kPa；

 Δp— 閥前后壓差，kPa；

d— 氣體相對(duì)密度，空氣d=1；

t  — 氣體溫度，℃ 。

2.4.4蒸汽的Kv值計(jì)算

1)飽和蒸汽

當(dāng)P2>0.5p1時(shí) (11)

 當(dāng)p2≤0.5p1時(shí)(12)

式中qv蒸— 蒸汽流量，kg/h；

 K— 蒸汽修正系數(shù)，各種蒸汽的K值：水蒸汽K=19.4，甲烷、乙烯蒸氣K=37，氨蒸氣K=25，丙烷、丙烯蒸汽K=41.5，氟利昂11  K=68.5，丁烷、異丁烷蒸氣K=43.5。

2)過(guò)熱水蒸汽

當(dāng)P2>0.5p1時(shí)  (13)

當(dāng)p2≤0.5pl時(shí) (14)

式中 Δt— 水蒸汽過(guò)熱溫度，℃。

 2.4.5兩相流的Kv值計(jì)算

當(dāng)介質(zhì)為氣液兩相流時(shí)，一般采用分別計(jì)算液體的Kv液和氣體的Kv氣值，然后相加求取調(diào)節(jié)閥總Kv值。

Kv=Kv液+Kv氣

 這種方法是基于兩種介質(zhì)相互獨(dú)立，互不影響的觀點(diǎn)。但實(shí)際上，隨著液相和氣相組成成分的變化，流體的狀態(tài)趨向也不同，因此，計(jì)算出的Kv值誤差較大。