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1、第六章!阀门中的压力损失 第一节!阀门的流量系数 阀门的流量系数是衡量阀门流通能力的指标， 流量系数值越大说明流体流过阀门时 的压力损失越小。国外工业发达国家的阀门生产厂家大多把不同压力等级、 不同类型和 不同公称通径阀门的流量系数值列入产品样本， 供设计部门和使用单位选用。流量系数 值随阀门的尺寸、 形式、 结构而变化， 不同类型和不同规格的阀门都要分别进行试验， 才 能确定该种阀门的流量系数值。 “# 流量系数的定义 流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时流体的流量。由于单位的不同， 流 量系数有几种不同的代号和量值。 $# 阀门流量系数的计算 “） 一般式 ! % “#!$ % !
2、%（“ “（- .9） #7 流量系数的典型数据及影响流量系数的因素 公称通径 ()6:“ 的各种型式阀门的典型流量系数见表 - .#-。 流量系数值随阀门的尺寸、 形式、 结构而变。几种典型阀门的流量系数随直径的变 化如图 - .-: # =-7 + -: .# 角式截止阀+9-7 -# -: .# ? 型阀门 阀杆与管道中心线夹角为 +695-7 9# -: .# 阀杆与管道中心线夹角为 8:86-7 68 -: .# A 形孔旋塞阀8: =;:-7 + -: .# =-7 -: .# 蝶阀 蝶板厚度为通道直径的 9B#97 -: .# 蝶板厚度为通道直径的 #6B-6+#7 9: -:
3、.# 常规闸阀#: =#-:97 5: -: .# =97 + -: .# 夹 管 阀#8:;7 8+ -: .# 旋启式止回阀98-7 ;5 -: .# 隐蔽式旋启止回阀-5#57 -: .# 球阀 （缩径）-#-#7 -+ -: .# 9+第六章! 阀门中的压力损失 “ 型! ! 式!“#“ 球阀 （全径）“#$#% & $# () 图 $ (*! 流量系数近似值与阀门直径的关系 对于同样结构的阀门， 流体流过阀门的方向不同。流量系数值也有变化。这种变化 一般是由于压力恢复不同而造成的。如图 $ ( $# 所示。如果流体流过阀门使阀瓣趋于 打开， 那么阀瓣和阀体形成的环形扩散通道能使压力
4、有所恢复。当流体流过阀门使阀瓣 趋于关闭时， 阀座对压力恢复的影响很大。当阀瓣开度为 &#+ 或更小时， 阀瓣下游的扩 散角使得在两个流动方向上都会有一些压力恢复。 对于图 $ ($ 所示的高压角阀， 当流体的流动使阀门趋于关闭时流量系数较高， 因 为此时阀座的扩散锥体使流体的压力恢复。阀门内部的几何形状不同， 流量系数的曲线 也不同。 阀门内部压力恢复的机理， 与文丘里管的收缩和扩散造成的压力损失机理一样。当 阀门内部的压降相同时， 若阀门内压可以恢复， 流量系数值就会较大， 流量也就会大些。 压力恢复与阀门内腔的几何形状有关， 但更主要的是取决于阀瓣、 阀座的结构。 图 $ ($#! 单座
5、截止阀 （节流阀） !“与开度的美系 ,“第一篇! 阀门基础知识 “ 图 ! “!# 角式截止阀 （节流阀） !“与开度的关系 第二节#阀门的流阻系数 流体通过阀门时， 其流体阻力损失以阀门前后的流体压力降%# 表示。 对于紊流流态的液体： %$ % ! &“ （! “(） 式中# %# 被测阀门的压力损失 （)*+） ； ! 阀门的流阻系数； “ 流体密度 （,-. /0） ； $ 流体在管道内的平均流速 （/. 1） 。 !2 阀门元件的流体阻力 阀门的流阻系数 ! 取决于阀门产品的尺寸、 结构以及内腔形状等。可以认为， 阀门 体腔内的每个元件都可以看作为一个产生阻力的元件系统 （流体转
6、弯、 扩大、 缩小、 再转 弯等） 。所以阀门内的压力损失约等于阀门各个元件压力损失的总和， 即： ! % ! 3 ! 3 ! 03 3 !% 式中# !3 !3 !03 3 !% 管路中介质流速相同的 阀门元件阻力系数。 应该指出， 系统中一个元件阻力的变化会引起整个系统中阻力的变化或重新分配， 也就是说介质流对各管段是相互影响的。 为了评定各元件对阀门阻力的影响， 现引用一些常见的阀门元件的阻力数据， 这些 数据反映了阀门元件的形状和尺寸与流体阻力间的关系。 （!） 突然扩大# 如图 ! “! 所示， 突然扩大会产生很大的压力损失。这时， 流体部分 速度消耗在形成涡流、 流体的搅动和发热等
7、方面。局部阻力系数与扩大前管路截面积 &! 和扩大后管路截面积 &之比的近似关系可用式 （! “4） 及式 （! “!5） 表示； 阻力系数见表 46第六章# 阀门中的压力损失 “ ! “#$。 图 ! “!$% 突然扩大 ! & !$ ! () “! ） $ （! “） ! & ! “ !$ ! () ! ） $ （! “!(） 式中% ! 扩大后管路内介质速度下的阻力系数； !“ 扩大前管路内介质速度下的阻力系数。 表 ! “#$% 突然扩大时局部阻力系数 !、 !“值 !$ ! !()*+,-#$ !)!+-#+$,!+-! ! !$ !(# (# )(# *(# +(# ,(# -(
8、# #(# $(# ! !(# (!(#(-(#(# !+(# $,(# #+(# -(# +-(# )! （$） 逐渐扩大% 如图 ! “!# 所示， 当 “ .-($时， 逐渐扩大的圆管的阻力系数比突然扩 大时小， 但当 “ &,($ /($时， 阻力系数反而比突然扩大时增大 !,% /$(%。逐渐扩大的 最佳扩张角 “： 圆形管 “ &,$ /+$#(“； 方形管 “ &*$ /)$； 矩形管 “ &!($ /!$局部阻力系 数按下式计算： ! & # 0$ 0! () “! $ 1 $& )() “ $ 0$ 0 () ! $ “!（! “!） 式中% # 系数， 见表 ! “#； $
9、& 平均沿程阻力系数， $& ! $ （0!1 0$） $! 、 $ $ 分别为相应于小管和大管的沿程阻力系数。 图 ! “!#% 逐渐扩大 (,第一篇% 阀门基础知识 “ 表 ! “#$ ! 值 “! （“）%# & &# &!(!&%( !(# !)(#!#(# !*(# !+(# %(# *# “! （“）%& #(*(+(,(!)( !(# +%(#)!# (#!# %!# !%! （#） 突然缩小$ 如图 ! “!* 所示， 突然缩小的局部阻力系数见表 ! “#*。 # 亦可按以下经验公式计算： # -(# & ! “ .% . () ! （! “!%） 图 ! “!*$ 突然缩小
10、 （*） 逐渐缩小$ 如图 ! “!& 所示， 逐渐缩小产生的压力损失不大， 局部阻力系数按下 式计算： # - ! ! $ () “! % / !0 )123 “ % ! “ $% $ () ! % （! “!#） 式中$ !% 系数， 见表 ! “#&； $ 系数， 见表 ! “#+。 # 值亦可由图 ! “!+ 直接查得。 图 ! “!&$ 逐渐缩小 表 ! “#*$ 突然缩小的局部阻力系数 # 值 .% .! !(# !(#%(# #(#*(#&(# +(# (# )(# ,!#( #(# &(# *+(#*!(# #+(#(# %*(#!)(# !%(# (+(# (%( !&第六章
11、$ 阀门中的压力损失 “ 表 ! “#$% !值 “ （#）!& &(&)&*&!&!(& !&$ (&$ $&$&$ &$ #&$ (&$ )& 表 ! “#)% # 值 + +! &$ !&$ &$ #&$ (&$ $&$ )&$ ,&$ *&$ - #&$ )!&$ )!&$)!)&$)&$)#&$)(&$ )&$ )*,&$ ,&$ ,*! 图 ! “!)% 逐渐缩小的局部阻力系数 $ 值 （$） 平滑均匀转弯% 如图 ! “!, 所示， 当雷诺数 ./0!&$时， 局部阻力系数按下式计 算： $ 1 2$-&#（! “!(） 式中% 2 系数， 见表 ! “#,； $-&# 转角为
12、 -&#时的局部阻力系数， 见表 ! “#*。 图 ! “!,% 平滑均匀转弯 表 ! “#,% 2 系数值 “ （#）&#& (&$&)&,&*&-&!&!&!(&!)&!*& 2&$ (&$ $&$ )$&$ ,$&$ *#&$ *&$-$!$&!$ &$!$ !#!$ &!$ ,!$# $第一篇% 阀门基础知识 “ 表 ! “#$% !&!值 ( ) !*+,! !&- 光滑. *. !+. !. $. ! 粗糙. /*. *$. *#. !$. * （,） 折角转弯% 如图 ! “!$ 所示， 折角转弯主要产生在锻造阀门中， 因为锻造阀门的 介质通道是用钻孔方法加工的。在焊接阀门中也
13、会产生急剧转弯。局部阻力系数可按 下式计算： ! 0 （! “ 123“） !4&-（! “!/） 式中% !4&- 折转 &-时的局部阻力系数， 见表 ! “#&。 表 ! “#&% !4&-值 “5 66*/#+#&+& !4&- !. 7!. #!. !. . $# 图 ! “!$% 折角转弯 （7） 对称的锥形接头% 如图 ! “!& 所示， 对称的锥形接头类似阀门缩口通道， 其局部 阻力系数可按下式确定： 图 ! “!&% 对称接头的局部阻力系数 #/第六章% 阀门中的压力损失 “ ! !“# $%&( “ “ ! ! () “ （) *)+） 式中, ! 未缩口的通道面积， !“
14、 按缩口通道直径 #“计算的截面积。 “# 阀门的流体阻力 阀门的流阻系数随阀门的种类、 型号、 尺寸和结构的不同而不同， 表 ) *%- 列出了各 类阀门流阻系数的参考值。 表 ) *%-, 各类阀门的流阻系数 ! 闸, , 阀 #$. /$-0-)-)$-“- 1“$- 2- 1%- $- 10- !-# $-# %-# “-# )-# -0-# -3-# -+ 截 止 阀 直通式 #$. /)$“-%-0-)-)$-“- !)-# 00# -%# 4%# -%# )%# %# 3 直角式 #$. /“$2“$-+$0-)-)$- !“# 02# -2# 22# 32# 42# 02# 3 直流式 #$. /“$%-$-+$0-)-)$- !)# -%-# 0$-# 32-# +$-# +-# $-# %“ 止 回 阀 升降式 #$. /%-$-0-)-)$-“- !)“)-)-3+$# “ 旋启式 #$. /%-)-“-2-$- !)# 2)# $)# 4“# )“# $ 隔膜阀 （堰式） #$. /“$%-$-0-)-)$-“- !“# 2“# %“# +“# 3“#
