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1、(完满版)流量系数的计算1 流量系数 KV的来历调治阀同孔板同样，是一个局部阻力元件。前者，由于节流面积能够由阀芯的搬动来改变，所以是一个可变的节流元件；后者只但是孔径不能够改变而已。但是，我们把调治阀模拟成孔板节流形式，见图 21。对不能够压流体，代入伯努利方程为：（1）解出命 图 2-1 调治阀节流模拟再依照连续方程 Q AV，与上面公式连解可得：（2）这就是调治阀的流量方程，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； 阻力系数；r 重度， Kgf cm ；g 加速度， g = 9
2、81cm/s ；若是将上述 Q、P 1、P2 、r 采用工程单位， 即：Qm 3/ h；P1 、P2 100KPa；r gf/cm3。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，我们能够推论出：（1）Kv 值有两个表达式： Kv = 和（2）用 Kv公式可求阀的阻力系数 = （ ）（ ）；（3） ，可见阀阻力越大 Kv 值越小；（4） ；所以，口径越大 Kv 越大。2 流量系数定义在前面不能够压流体的流量方程 （3）中，令流量 Q 的系数 为 Kv ，故 Kv 称流量系数；另一方面，从公式（ 4
3、）中知道： Kv Q ，即 Kv 的大小反响调治阀流量 Q的大小。流量系数 Kv 国内习惯称为流通能力，现新国际已改称为流量系数。 流量系数定义对不能够压流体， Kv 是 Q、P 的函数。不同样 P、r 时 Kv 值不同样。为反响不同样调治阀结构，不同样口径流量系数的大小， 需要跟调治阀一致一个试验条件， 在同样试验条件下，Kv 的大小就反响了该调治阀的流量系数的大小。 于是调治阀流量系数 Kv 的定义为： 当调治阀全开，阀两端压差 P 为 100KPa，流体重度 r 为 lgf/cm (即常温水 )时，每小时流经调治阀的流量数（由于此时 ），以 m /h 或 th 计。比方：有一台 Kv 5
4、0 的调治阀，则表示当阀两端压差为 100KPa 时，每小时的水量是 50m h。Kv ， 阀两端压差为 167（ 83），气体重度约为 1.0E（6），每小时流量大体为 158 m h。Kv ， 阀两端压差为 ，气体重度约为 12.2 Kv 与 Cv 值的换算外国，流量系数常以 Cv 表示，其定义的条件与国内不同样。 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 60F 清水时每分钟流经调治阀的流量数，以加仑分计。由于 Kv 与 Cv 定义不同样，试验所测得的数值不同样，它们之间的换算关系 :Cv （5） 推论从定义中我们能够明确在应用中需要注意的两个问题：（1）
5、流量系数 Kv 不完满表示为阀的流量，唯一在当介质为常温水，压差为100KPa 时，Kv 才为流量 Q；同样 Kv 值下， r、P 不同样，经过阀的流量不同样。（2）Kv 是流量系数，故没单位。但是好多资料、说明书都错误地带上单位，值得改正。3 原流量系数 Kv 计算公式 不能够压流体的流量系数公式公式（4）是以不能够压流体来推导的，此公式即为不能够压流体的流量系数公式。 可压流体的流量系数公式可压流体由于考虑的角度不同样，有不同样的计算公式，主要采用的是压缩系数法和平均重度法两种。压缩系数法是在不能够压流体流量系数公式 （4）基础上乘上一个压缩系数 而来，即或并将 r 换算成标准状态（ 0、
6、 760mmH）g 的气体重度：于是得出 （6）式中， 压缩系数， 由试验确定为 1 P P1，在饱和状态时， P P1 ，此时流量不再随P 的增加而增加，即产生了拥塞流（拥塞流的定义为：流体经过调治阀时， 所达到的最大极限流量状态），见图 22。 1 ；t 介质温度，；N在标准状态下的参数。用于蒸气计算时，计算公式略有不同样，见表 21。 平均重度法平均重度法公式推导要复杂得多。在推导中将调治阀相当长度为 L、断面为 A的管道来代替，并假定介质为理想流体，当介质牢固地流过管道时，采用可压缩流体流量方程式： （2-11 ）式中， Lf 摩擦功；g 加速度。在上式基础上，再引入三个辅助方程：理想
7、气体多变热力过程的变化规律方程P1V1m 常数状态方程 P1V1 RT1连续方程 VAv 常数以上三式中： v比容；m多变指数；R气体常数；T绝对温度；V流速。由上述 4 个方程经过一系列纯数学推导（略），获得其流量方程为：为简化公式， 把本质流动简化为等温度变化来办理，故取 m1。同时，把物理常数代入，即可整理得：(7)当 PP1 时，流量饱和，故以 P 代入上式得：(8)同样，蒸气的计算公式也是在公式（ 7）、（ 8）基础上推导出来的。综合上述，把原各种介质的 Kv值计算公式汇总在表 21 中。表 2-1 原调治阀流量系数 Kv 值计算公式流体 压差条件 计 算 公 式液体-G重量流量（
8、t h）压缩系数法 平均重度法一般气体气体一般气体G s重量流量 蒸气4 KV 值计算新公式目前，调治阀计算技术外国发展很快， 就 KV值计算公式而言， 早在 20 世纪 70年代初 ISA（国际标准协会标准）就规定了新的计算公式，国际电工委员会 IEC 也正在拟定常用介质的计算公式。下面介绍一种在平均重度法公式基础上加以修正的新公式。 原公式推导中存在的问题在前节的 KV值计算公式推导中，我们能够看出原公式推导中存在以下问题：（1）把调治阀模拟为简单形式来推导后，未考虑与不同样阀结构本质流动之间的修正问题。（2）在饱和状态下，拥塞流动（即流量不再随压差的增加）的差压条件为P ，同样未考虑不同
9、样阀结构对该临界点的影响问题。（3）未考虑低雷诺数和安装条件的影响。 压力恢复系数 FL由 P1在原公式的推导中，认为调治阀节流处由 P1 直接下降到 P 2，见图 23中虚线所示。但本质上，压力变化曲线如图 23 中实线所示，存在差压力恢复的情况。不同样结构的阀，压力恢复的情况不同样。阻力越小的阀，恢复越厉害，越偏离原推导公式的压力曲线，原公式计算的结果与本质误差越大。所以，引入一个表示阀压力恢复程度的系数 FL 来对原公式进行修正。 FL 称为压力恢复系数（ Pressure reecvery factor ），其表达式为 :(9)式中， 、表示产生闪蒸时的缩流处压差和阀前后压差。图 2-
10、3 阀内的压力恢复要点是 FL 的试验问题。用透明阀体试验，将会发现当节流处产生闪蒸，即在节流处产生气泡群时， Q就基本上不随着P 的增加而增加。这个试验说明：产生闪蒸的临界压差就是产生拥塞流的临界压差，故 FL 又称临界流量系数（ Critical flowfactor ），所以 FL 既可表示不同样阀结构造成的压力恢复，以修正不同样阀结构造成的流量系数计算误差，又可用于对正常流动，拥塞流动的差别，即 FL 定义公式（ 9）中的压差Pc 就是该试验阀产生拥塞流动的临界压差。这样，当 PPc 时为正常流动，当PPc 时为拥塞流动。从（ 9）公式中我们即可解出液体介质的 Pc为： Pc = FL
11、 (P1-Pv) (10)由试验确定的各种阀的 FL 值见表 23。 梅索尼兰公司的公式 FL 修正法1）对流体计算公式的修正当PPC 时，为正常流动，仍采用原公式（ 4）；当PP c 时，因P增加 Q基本不增加，故以 Pc 值而不是P 值代入公式（ 4）计算即可。当 P v时，意味差有较大的闪蒸，此时 Pc 还应修正，由试验获得：(11)式中： Pc 表示液体热力学临界点压力，见表 24。2）对气体计算公式的修正原产生拥塞流的临界差压条件是 P c ，即固定在 P P 1 处，这和本质情况出入较大。 本质上Pc 仍与 FL 有关，由试验得临界压差条件为： Pc FL P1 （12）利用 FL
12、看法推得的新公式有好几种，但以在原平均重度法公式基础上修正的新公式最简单、方便，即平均重度修正法，它只需将原拥塞流动下的计算公式除上 FL即可。若要更精确些，则再除上一个系数（ y ），其中 。蒸气计算公式的修正同上。为了便于比较、应用，将采用 FL 修正的新公式和原公式汇总于表 22 中。归纳起来，有两个不同样：一是流动状态差别式不同样；二是在拥塞流动的情况下计算公式不同样。引入了 3 个新的参数： FL、PC、（y ）介 质流动状态原计算公式 新计算公式流动状态判计算式 流动状态判断 计算式别一般流动无 同原计算式液体阻塞当 时- -流动当 时一般流动P/P1 同原计算式气体 原计算式乘
13、或拥塞流动一般流动同气体 同气体 同原计算式饱和蒸气拥塞流动同气体 同气体原计算式乘 或蒸气一般 同气体 同气体 同原计算式流动过热蒸气拥塞流动同气体 同气体原计算式乘 或Q：液体流量 m /h Pv：饱和蒸气压 100KPa表中QN：气体流量 Nm /hP c：临界点压力（见表 2-4 ）F L：压力恢复系数（见表 2-3 ）代GS：蒸气流量 kgf/h t ：摄氏温度 号及r ：液体重度 g/cmtsh ：过热温度 P c：临界压差 100KPa单位rn ：气体重度 kg/Nm其中P 1：阀前压力 100KPaP 2：阀后压力 100KPaP：压差 100KPa 可查 GB2624-81或理化数据手册。蒸气、气体压力为绝压。表 2-3 FL 值调 节 阀 形 式 流向 FL 值单柱塞形阀芯流开 流闭 座 “V”形阀芯 任意流向 调 流开 节阀套筒形阀芯流闭 双 座 柱塞形阀芯 任意流向 调治阀 “V”形阀芯 任意流向 柱塞形阀芯流开 流闭 角型调治阀套筒形阀芯流开 流闭 文丘里形 流闭 球阀“O”型 任意流向 “V”型 任意流向 蝶阀60全开 任意流向 90全开 任意流向 独爱旋转阀 流开 3）公式计算步骤第一步：依照已知条件查参数： F L、Pc；第二步：决定流动状态。液体：鉴识 Pv 是大于还是小于 ；由采用相应的 Pc 公式
