调节阀的口径计算.

控制阀的口径计算一、引言控制阀（调节阀）在工业生产过程自控系统中的作用犹如“手足”，其重要性是不言而喻的。如何使用户获得满意的产品，除了制造上的精工细作外，还取决于正确的口径计算，产品选型，材料选用等，而其前提是要准确掌握介质、流量、压力、温度、比重等工艺参数和技术要求。这是供需双方务必充分注意的。本手册编制参考了国内外有关专业文献，也结合了我厂长期来产品选型计算中的实际经验。二、术语定义1、调节阀的流量系数流量系数Kv值的定义：当调节阀全开，阀两端压差为1×102Kpa（1.03巴）时，流体比重为1g/cm3的5℃～40℃水，每小时流过调节阀的立方米数或吨数。Kv是无量纲，仅采用m3/h或T/h的数值。Cv值则是当阀全开，阀前后压差1PSi，室温水每分钟流过阀门的美加仑数。Cv=1.167Kv。确定调节阀口径的依据是流量系数Kv值或Cv值。所以正确计算Kv（Cv）值就关系到能否保证调节品质和工程的经济性。若口径选得过大，不仅不经济，而且调节阀经常工作在小开度，会影响控制质量，易引起振荡和噪音，密封面易冲蚀，缩短阀的使用寿命。若口径选得过小，会使调节阀工作开度过大，超负荷运行，甚至不能满足最大流量要求，调节特性差，容易出现事故。所以口径的选择必须合理，其要求是保证最大流量Qmax时阀的最大开度Kmax≤90%，实际工作开度在40—80%为宜，最小流量Qmin时的开度Kmin≥10%。如兼顾生产发展，Kmax可选在70—80%，但必须满足Kmin≮10%。对高压阀、双座阀、蝶阀等小开度冲刷厉害或稳定性差的阀则应大于20%~30%。2、压差压差是介质流动的必要条件，调节阀的压差为介质流经阀时的前后压力之差，即P=P1-P2。在亚临界流状态下，压差的大小直接影响流量的大小。调节阀全开压差是有控制的，其与整个系统压降之比（称S）是评定调节阀调节性能好坏的依据，如果流量波动较大时，S值应大些；波动小，也应小些。S值小可节能，但太小，工作流量特性畸变厉害，降低调节品质；S值大，虽能提高调节品质，但能耗太大，所以S最好限制在0.15~0.3。3、流量根据生产能力，设备负荷和介质状况由工艺 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、确定最大流量Qmax、正常流量（工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 最大流量）Qnor和最小流量Qmin。为确保安全，避免调节阀在全开位置上运行。应使Qmax=1.25~1.6Qnor。4、闪蒸、临界压差液体流经调节阀时，由于节流处流速增大，压力降低，当压力降至饱和蒸汽压时，部分液体就会气化并以汽泡的形式存在，若在下游压力等于或低于入口温度的饱和蒸汽压时，汽泡未破裂，而夹在液体中成二相流流出调节阀，此过程称为“闪蒸”。闪蒸一般不会破坏节流元件，但会产生阻塞流，使调节阀流量减小，此时流量Q基本上不随压差△P的增加而增加。阻塞流动会产生噪音和振动。产生阻塞流的压差称为临界压差△PC。5、空化、压力恢复系数液体流经调节阀时，缩流断面流速加快，压力下降，当压力降到低于入口温度饱和蒸汽压（Pv），造成部分液体转变成蒸汽，出现汽泡，随后由于流速下降压力恢复使汽泡破裂。从汽泡形成到破裂的全过程称为空化，汽泡破裂，会释放巨大空化能，对节流元件产生破坏，并伴有噪声和振动，即谓气蚀，这是高压差场合调节阀选型必须考虑的。△Pc=FL2[P1-（0.96-0.28√Pv/Pc.Pv）]式中：FL—压力恢复系数，又称临界流量系数Cf（Criticalflowfactor），表征不同结构阀造成的压力恢复，以修正流量系数计算误差，并参与判别流动状态。FL=√△Pc/△Pvc=√△Pc/（P1-Pv），各种阀的FL見表一。Pv—液体入口温度下的饱和蒸汽压（ata，100kPa）（见“物理化学手册”-上海科技出版社1985.12）。Pc—热力学临界压力，kgf/cm2（ata），（见附表四、五），（水Pc=25.565）P1—阀上游压力（ata），100kPa△Pvc—产生闪蒸时缩流处压差，△Pvc=P1-Pv，（ata，100kPa）△Pc—产生闪蒸时阀前后压差，也称临界压差，（ata，100kPa）三、调节阀流量系数的计算1、液体W—流量，磅/小时△P—实际压降，P1-P2，psi（ata）2、气体t—蒸汽过热温度℃，指相同压力过热水蒸汽比饱和水蒸汽过热的温度，即t=过热水蒸汽温度—饱和水蒸汽温度。饱和水蒸汽的△t=0。P1、P2—阀前、阀后绝对压力（ata），100kPa式中：QL—液体体积流量Nm3/hL--液体压力恢复系数γ—运动粘度（CST，厘沲）10-6m2/s,与动力粘度μ（CP.厘泊,10-3N.S/m2）的关系。=μρ（密度）3）假若液体和蒸汽均匀混合以等速运动，如果进入控制阀的蒸汽分量过小，且△PC＜△P（W），采用液体有关气蚀的公式。72．8G五、渐缩管对Kv值的影响当控制阀装在渐缩管中间时，阀的实际流量将减小，故要修正。1）亚临界流：Kv=R式中：R—装有渐缩管对亚临界流容量修正系数（见表二）（a）阀出、入口均装有渐缩管。2（b40°渐缩管和出口装渐缩管时亚临界流R=D20.047d22）临界流为补偿渐缩管在临界流条件下的压力损失，在相应的临界流公式上用FLr代替FL，以便在口径计算中求得最大△P=（））2.△PcRr和Lr的数值分别列于表一和表二。R六、对计算Kv（Cv）值的放大，圆整和口径选择。按最大流量或正常流量计算得的Kv（Cv）max或Kv（Cv）nor值要作适当放大。其放大系数m是指圆整选定后的Kv值与Kvmax或Kvnor的比值：m=Kv1.15或K＞2.5，KvmaxKvnorm的取值与选择的条件、流量特性、可调比、对应的工作开度要求（10%＜＜90%）及L是否考虑生产发展等因素有关。m的一般取值如下表。的计算式直线特性：m=Rl）（R-1）+1L（1-l）等百分比：m=R式中：R—可调比（见表），l—阀的实际开度，L—阀的最大开度阀的相对行程七、控制阀的开度验算和不同开度的流量计算1、开度验算公式：等百分比：l=1-logmL直线：l=R-mm平方根：l=1-L式中：计算最大开度时的m=KvKvmax计算最小开度时的m=KvKvmin式中：Kv为所选阀口径的对应的Kv值。Kvmax、Kvmin均为计算值。调节阀最大流量时的开度不超过90%。最小流量时的开度不小于10%。实际工作开度以30~80%为宜。可调比R由所选阀的类型确定，见下表：阀类轻小型P、N、M、S精小型P、M，CV300系列V型、O型球阀蝶阀偏心旋转阀三通分流、合流阀阀体分离阀R2、不同开度的流量计算根据下表，当Qmax为已知时，则很容易计算出相对开度下的流量Q。如阀的R=30时，Qmax=40T，则50%开度时的直线特性阀的流量Q=40×51.7%=20.68T，等百分比R=50的阀为40T×18.3%=7.32T，当开度不在表列数时，可按下式计算。（）由=RL和=（R+1）得QmaxQmaxRL（）L等百分比特性阀：Q=QmaxR直线特性阀：Q=1[1+（R+1）l]RL例：有Qmax=60Nm3/h，Qmin=2Nm3/h的等百分比阀，求开度25%时的理想流量Q为多少？=30（）Qmin2QmaxRL=60×30（(25%-1）=4.68Nm3/h当阀为直线特性时（R+1）]=60（×30+1）3/h六．口径计算实例例1．介质：25℃水，P1=1.8MPa，P2=1.0MPa，Qmax=220Nm3/h，Qmin=40Nm3/h，要求泄漏等级5×10-3×阀额定容量。计算：1）根据泄漏等级选JM，查得FL=0.92，25℃水，Pv=0.032×102kPa，Pc=255.65×102kPa。2）Pv＜0.5P1，0.032＜P=18-10=8×102kPa＜△Pc=FL2（P-Pv）2=0.92(18-0.032=16.5102kPa×。判为一般流动。3）Kvmax=Qmax77.8，Kvmin=Qmin4014.1△P8△P84JM阀R=50，选等百分比特性，0.9时，m=1.48则Kv=77.8×1.48=115.1，L选DN=100，Kv=1605）开度验算，(＜90%，合格）logRlog50=37.9%，(＞10%，合格）LogRlog50＞3.5，能满足。Qmin14.1例2．介质空气，P1=6.9MPa，P2=0.55MPa，Qmax=2830Nm3/h，t=20℃，T=273+20℃=293℃，G=1，要求泄漏等级1×10-4×阀额定容量。解：1）选JP，FL=0.92）△P=6.9-0.55=6.3530.920.5FL2=0.50.92=0×.41＞0.5FL2，判为临界流。P16.9P14）∵6.9＞0.7，应引入压缩系数修正，Pr==1.8，Pc38.4Tc132.42查表三，Z=0.965，Y=1.63△P=1.6363.5=1.74FLP10.96956例3t=21解：123456例4．），P2=4.5×解：123查图二曲线得FR=0.9，4）修正0.95Kv=25.3×1.48=37.5，选DN50，Kv=40例5、按上例4，如当阀出入口均有DN80渐缩管时，D/d=80/50=1.6，由表二查得修正系数R=0.95，Kv’26.6Kv=26.6×1.48=39.4R0.95仍可按原选DN50，Kv=40