坦塔罗斯0266
范文一：调节阀阻力特性分析
阀 门 2001年第2期—22—
文章编号:100225855(2001) 0220022203
调节阀阻力特性分析
杨纪伟, 张丽荣
(河北建筑科技学院, 河北 邯郸 056038)
摘要 应用流动阻力计算理论, 系统分析调节阀的阻力特性。在对调节阀的结构和流量调节特性分析的基础上。提出了衡量调节阀阻力特性的方法和特征参数。
关键词 调节阀; 阻力特性; 固有流量特性; 流量调节中图分类号:TQ 055182 文献标识码:A
Analysis on characteristics of YAN G Ji 2(Hebei , Handan 056038, China )
the of flowing resistance , this paper systematically analy 2ses flowing resistance of regulator. This paper also offers a method of the flowing resistance characteristics and the character parameters on the basis on analysing the structure and flow adjusting characteristics of the regulator.
K ey w ords :Regulator ; characteristics of flowing resistance ; characteristics of inherent flow ; flow adjusting
调节阀在流量调节系统中起调节和控制流
量的作用, 其对系统流量的控制是依其局部阻力的变化来实现的。在流量调节系统中合理的选择调节阀, 可降低系统的能耗和运行成本。
S V =
q q
2
(3a ) (3b )
ζV =
ζ2
1 调节阀阻力的数学描述
111 固有流量关系
式中 S V ———调节阀的阻力模数, s 2/m 5
S V M ———阀全开时的S V , s /m
2
5
固有流量关系是指调节阀前后压差恒定
时, 其过阀流量与阀开度之间的关系。应用传统的局部阻力计算公式, 阀两端的总水头差ΔH 为[5]
ΔH =S V Q 2(1) 以阀全开为边界条件, 可得固有流量的无
量纲流量关系式为
q =
=S V
ζ——阀局部阻力系数V —
ζ——阀全开时的ζV M —V
112 理想流量曲线
常用理想流量曲线有快开、直线、抛物和对数等4种, 因对数曲线的边界采用半理想条件[6], 故以快开、直线和抛物3种曲线为典型对象进行分析。
由式(3b ) 得快开、直线和抛物3种流量关系的局部阻力系数关系式为
V
(2)
作者简介:杨纪伟(1960-) , 男, 副教授, 从事流体力学和水力学的教学及科研工作
2001年第2期 阀 门 —23—
ζV K =ζV Z =ζV P =
ζh
(4a ) (4b ) (4c )
2 调节阀阻力特性分析
调节阀固有阻力特性也就是其固有流量特
性。即
ζ(5) =f (h )
ζL 式中ζL 为阀特征局部阻力系数, 是阀局
部阻力系数无量纲化时所用的一个重要的技术参数。对于相同的f (h ) , 当ζL 不同时, 其阻力ζV
的值不同, 变化趋势相同。由式
(3b ) 和式(5) 可得
ζh h
2
ζ4
式中h 为阀相对开度, 即阀的开度l 与
阀最大开度l max 的比值。图1为这3种流量关系下的无量纲局部阻力系数曲线。113 调节阀开度分区
根据调节阀不同开度的流量调节特点[4], 将其开度分为超调行程、有效行程和无效行程3个区。在有效行程区, 调节阀流量调节的精度能满足要求。在超调行程区, 很强, 流量调节不可控, 。在无效行程区, 很小, 如蝶阀和球阀。。
ζζL
(6)
, 应用阀全
, 而该值不能。因此作为调节阀特征局部阻力系数应具备2个条件, ①是调节阀阻力特性的示值, 标志着调节阀的流量调节能力。②在有关公式推导中, 可作为方程无量纲化的一个特征参数。
计算ζL 的方法有单点法、两点法、三点法和阻力平均法等。211 单点法
单点法是以某一点的阻力值作为特征阻力, 特征点的选取有界点法和十分点法2种。界点法是以调节阀界点处的阻力值ζb 作为特征值。该方法能够较好的反映调节阀在有效行程区的流量调节能力。但是确定界点需要考虑阀型及阀结构等方面的因素。十分点法是以阀10%开度时的阻力值ζ10作为特征阻力值。10%处的阻力容易确定, 消除了界点法确定界点比较难的问题。
在单点法中, 十分点法应用比较方便。单点法的弱点是不能反映调节阀阻力在有效行程区的分布特点, 若要弥补需要考虑应用多点法。212 两点法
两点法除考虑特征点的阻力外, 还考虑调节阀全开时的阻力值ζV M 。当特征值点选用10%时, 称为两点十分法, 其特征阻力值计算式为:
11快开 21直线 31抛物
图1 3种流量关系的局部阻力系数曲线
有效行程区与超调区的分界点为调节阀流量调节界点, 这实际是调节阀可调流量的调节
能力最大值点, 简称为界点。界点用开度l 0和相对开度h 0表示。
由图1曲线分析, 各开度下快开关系的无量纲局部阻力系数小, 抛物关系的无量纲系数大。从流量关系上看, 抛物关系优于直线和快开关系, 直线关系又优于快开关系。由此推论得出, 较好流量关系的调节阀其有效行程区的阻力变化大。
阀 门 2001年第2
期—24—ζ(ζ-ζ(7) L =V M ) 210
当特征值点选用界点时, 称为两点界点
214 阻力平均法
阻力平均法是将有效行程区的阻力减去全
开时的阻力进行平均, 其计算式为
ζL =
1
法, 其特征计算式为
ζ(ζ-ζL =V M ) 2h
(8)
1-h 0h
(ζ-ζ
V M ) d h (11)
两点法较单点法有所改进, 考虑全开时的阻力值, 其实质是有效行程区的流量调节能力的度量。因全开时的阻力不参与流量调节, 即使在阀全开时该阻力仍存在, 将阀各开度的阻力值减去全开时的阻力值, 是阻力关系曲线的坐标平移。只考虑对流量调节起作用的那部分阻力。
行程区的分布特征, 布特性。213 值点, 50%时的阻力值ζ50。三点法有三点界点法和三点十分法。
三点界点法选取界点、50%和全开时阻力(减去全开的阻力值) 的平均值, 其计算式为ζ(ζ+ζ(9) L =50-2ζV M ) 3b
三点十分法选取10%点、50%点和全开时阻力(减去全开的阻力值) 的平均值, 其计
式中积分变量为调节阀的阻力减去全开时的阻力, 实质是参与流量调节的阻力。
在上述方法中, 建议采用三点十分法。该法特点是应用较简单, 。
3, 对调节阀的阻①理想流量调节特性, 阀全开时局部阻力要小, 有效行程区的阻力关系曲线要光滑。②调节阀特征局部阻力系数ζL 值标志着调节阀在有效行程区内的流量调节能力, 并可作为方程无量纲化的一个特征参数。③计算调节阀特征阻力时, 建议应用三点十分法。该法可作为调节阀阻力标志, 还能反映调节阀有效行程区的阻力分布特性。
参
考
文
献
算式为
ζ(ζ+ζL =50-2ζV M ) 310
(10)
多点法是在两点法或三点法的基础上, 再
增加参考点, 选取四个或多于四个点, 其选取方式可多种多样, 这里不作讨论。
〔1〕 施俊良著. 调节阀的选择〔M 〕. 北京:中国建筑工
业出版社, 1986.
〔2〕 华绍雷, 杨学宁等译. 实用流体阻力手册〔M 〕. 北
京:国防工业出版社, 1985.
〔3〕 吴国熙. 调节阀使用与维修〔M 〕. 北京:化学工业
出版社, 1999.
〔4〕 杨纪伟. 调节阀可调比特性分析〔J 〕. 阀门, 2000,
(5) .
〔5〕 杨纪伟. 调节阀流量调节特性评价〔J 〕. 阀门,
1999, (4) . 〔6〕 杨纪伟. 调节阀流量关系变形特性分析〔J 〕. 流体机
(收稿日期200017128) 械, 1999, (5) .
消 息
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范文二：1 流量系数KV的来历调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件
1 流量系数KV的来历 调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件。前者，由于节流面积可以由阀芯的移动来改变，因此是一个可变的节流元件;后者只不过孔径不能改变而已。可是，我们把调节阀模拟成孔板节流形式，见图2,1。对不可压流体，代入伯努利方程为:
(1)
解出
图2-1 调节阀节流模拟 命
再根据连续方程Q, AV，与上面公式连解可得:
(2)
这就是调节阀的流量方程，推导中代号及单位为: V1 、V2 —— 节流前后速度; V —— 平均流速; P1 、P2 —— 节流前后压力，100KPa; A —— 节流面积，cm; Q —— 流量，cm,S; ξ—— 阻力系数; r —— 重度，Kgf,cm; g —— 加速度，g = 981cm/s ; 如果将上述Q、P1、P2 、r采用工程单位，即:Q ——m/ h;P1 、P2 —— 100KPa; r——gf/cm。于是公式(2)变为:
(3)
再令流量Q的系数 为Kv，即:Kv ,
或 (4)
这就是流量系数Kv的来历。
从流量系数Kv的来历及含义中，我们可以推论出: (1)Kv值有两个表达式:Kv = 和 (2)用Kv公式可求阀的阻力系数 ξ = (5.04A/Kv)×(5.04A/Kv);
(3) ，可见阀阻力越大Kv值越小;
(4) ;所以，口径越大Kv越大。
范文三：调节阀流量系数计算
式中： Qg －标准状态下气体流量Nm /h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P ＝P1－P2
G －气体比重（空气G ＝1） t －气体温度℃
b ．高压气体（PN ＞10MPa ） 当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》 3． 低雷诺数修正（高粘度液体K V 值的计算）
液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的kv>
式中：Φ―粘度修正系数，由Rev 查FR －Rev 曲线求得；QL －液体流量 m /h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀
对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀
式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm /s FR －Rev 关系曲线
FR-Rev 关系图
4．水蒸气的Kv 值的计算 a ． 饱和蒸汽 当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K －蒸汽修正系数，部分蒸汽的K 值如下：水蒸汽：K ＝19.4；氨蒸汽：K ＝25；氟里昂11：K ＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K ＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K ＝41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K ＝43.5。 b ． 过热水蒸汽 当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：△t―水蒸汽过热度℃，Gs 、P 1、P 2含义及单位同前。
范文四：调节阀流量系数计算
调节阀流量系数计算
调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根
据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算
出调节阀的额定流量系数Kv值。
调节阀额定流量系数Kv的定义是:在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额
定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。
1( 一般液体的Kv值计算
a( 非阻塞流
判别式:?P,FL(P1,FFPV)
计算公式:Kv,10QL
式中: FL,压力恢复系数，见附表
FF,流体临界压力比系数，FF,0.96,0.28 PV,阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压(绝对压力)，kPa PC,流体热力学临界压力(绝对压力)，kPa
QL,液体流量m/h
ρ,液体密度g/cm
P1,阀前压力(绝对压力)kPa
P2,阀后压力(绝对压力)kPa
b( 阻塞流
判别式:?P?FL(P1,FFPV)
计算公式:Kv,10QL
式中:各字符含义及单位同前
调节阀的压力恢复系数FL表
V型球调节阀 单座阀 双座阀 套筒阀 角型阀 蝶阀
阀
VP JP VN VM JM VS VV VW 的类型
流开 流关 流开 流关 任意 任意 任意 流开 流关 任意 任意90 任意70
FL 0.93 0.75 0.92 0.85 0.84 0.91 0.84 0.93 0.8 0.62 0.61 0.72 2( 气体的Kv值计算
a( 一般气体
当P2,0.5P1时
当P2?0.5P1时
式中: Qg,标准状态下气体流量Nm/h
Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa
?P,P1,P2
G ,气体比重(空气G,1)
t ,气体温度?
b(高压气体(PN,10MPa)
当P2,0.5P1时
当P2?0.5P1时
式中:Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》
3( 低雷诺数修正(高粘度液体KV值的计算)
液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的kv值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为:>
式中:Φ―粘度修正系数，由Rev查FR,Rev曲线求得;QL,液体流量 m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀
对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀
式中:Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系
ν ―流体运动粘度mm/s
FR ,Rev关系曲线
FR-Rev关系图
4( 水蒸气的Kv值的计算
a( 饱和蒸汽
当P2,0.5P1时
当P2?0.5P1时
式中:G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K,蒸汽修正系数，部分蒸汽的K值如下:水蒸汽:K,19.4;氨蒸汽:K,25;氟里昂11:K,68.5;甲烷、乙烯蒸汽:K,37;丙烷、丙烯蒸汽:K,41.5;丁烷、异丁烷蒸汽:K,43.5。
b( 过热水蒸汽
当P2,0.5P1时
当P2?0.5P1时
式中:?t―水蒸汽过热度?，Gs、P1、P2含义及单位同前。
范文五：调节阀流量系数计算
1、流量系数计算公式
表示调节阀流量系数的符号有C 、Cv 、Kv 等，它们运算单位不同，定义也有不同。
C-工程单位制（MKS 制）的流量系数，在国内长期使用。其定义为：温度5-40℃的水，在1kgf/cm2(0.1MPa)压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。
Cv-英制单位的流量系数，其定义为：温度60℃F （15.6℃）的水，在1b/in2(7kpa)压降下，每分钟流过调节阀的美加仑数。
Kv-国际单位制（SI 制）的流量系数，其定义为：温度5-40℃的水，在10Pa （0.1MPa ）压降下，1小时流过调节阀的立方米数。
注：C 、Cv 、Kv 之间的关系为Cv=1.17Kv，Kv=1.01C 国内调流量系数将由C 系列变为Kv 系列。
（1）Kv 值计算公式（选自《调节阀口径计算指南》） ①不可压缩流体（液体）（表1-1） Kv 值计算公式与判别式（液体）
低雷诺数修正：流经调节阀流体雷诺数Rev 小于104时，其流量系数Kv 需要用雷
诺数修正系数修正，修正后的流量系数为：
在求得雷诺数Rev 值后可查曲线图得FR 值。 计算调节阀雷诺数Rev 公式如下： 对于只有一个流路的调节阀，如单座阀、套筒阀，球阀等：
对于有五个平行流路调节阀，如双座阀、蝶阀、偏心施转阀等
文字符号说明：
P1--阀入口取压点测得的绝对压力，MPa ； P2--阀出口取压点测得的绝对压力，MPa ； △P--阀入口和出口间的压差，即（P1-P2），MPa ； Pv--阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa ； Pc--热力学临界压力（绝压），MPa ； F F --液体临界压力比系数，
F R --雷诺数系数，根据ReV 值可计算出； QL--液体体积流量，m 3/h ν--运动粘度，10-5m 2/s
②可压缩流体（气体、蒸汽）（表1-2） Kv 值计算公式与判别式（气体、蒸气）
表1-2
F L --液体压力恢复系数 P L --液体密度，Kg/cm3 W L --液体质量流量，kg/h，
文字符号说明：
X-压差与入口绝对压力之比（△P/P1）； X T -压差比系数； K-比热比； Qg-体积流量，Nm 3/h Wg-质量流量，Kg/h； P1-密度（P1，T1条件），Kg/m3
T1-入口绝对温度，K ； M-分子量；
Z-压缩系数； Fg-压力恢复系数（气体）； f （X,K ）-压差比修正函数； P1-阀入口取压点测得的绝对压力，MPa ；
PN-标准状态密度（273K ，1.0.13×102kPa ），Kg/Nm3； ③两相流（表1-3） Kv 值计算公式（两相流）
表1-3
文字符号说明：
C1=Cg/Cv（C1由制造厂提供）； Cg--气体流理系数； Cv--液体流量系数； △P--压差，Psi ；
P1--阀入，Psia ； G--气体相对密度（空气=1.0）； T--气体入口的绝对温度，°R （兰金氏度）； d1--人口蒸汽的密度，Ib/ft3； Qscth--气体流量，scth （标准英尺寸3/小时）；Qib/hr--蒸汽流量，Ib/hr。 调节阀口径的确定原则（HG20507--97《自动化仪表选型规定》）
①根据计算的流量系数数C 计值，作适当放大，圆整成C 选 ，使其符合制造厂提供的C 值系列进，并确定调节阀口径。 C 计--根据工艺正常流量计算出的流量系数；
C
C 选--将计算出的C 计值作适当放大的计
≥m（放大系数）
调整后的流量系数。 C
选
②--对S≥0.3的一般工况，亦可采用下列方法估算阀流量系数放大的倍数；式中m=
{
直线性调节阀取1.63 等百分比调节阀取1.97
调节阀放大系数m 指圆整后选定的C 选与计算C 计值之比值。即m=C选/C计。m 值的取定由多种因素决定。如所给计算条件、采用的流量特性、选择的工作开度及考虑生产发展等因素，可以取定不同的m 值。
可以推导证明，放大系数m 计算式，就是调节阀固有流量特性表达式f(L/L)的倒数。下面给出常用流量特性的m 计算式及计算值（见下表）
m 计算值表
