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    氣動調節閥流量計算公式

    發布時間:2016-06-21
    氣動調節閥流量系數計算公式
    調節閥根據驅動方式分類,一般分為氣動調節閥、電動調節閥、液動調節閥、自力式調節閥等。根據結構可分為單座調節閥、雙座調節閥、套筒調節閥、角式調節閥、球閥、蝶閥等九大類。氣動調節閥的計算選型是指在選用調節閥時,通過對流經閥門介質的參數進行計算,確定閥門的流通能力,選擇正確的閥門型式、規格等參數,包括公稱通徑,閥座直徑,公稱壓力等,正確的計算選型是確保調節閥使用效果的重要環節。
    氣動調節閥流量系數計算公式
    1.1 氣動調節閥流量系數符號: 
    Cv—英制單位的流量系數,其定義為:溫度60°F(15.6℃)的水,在16/in2(7KPa)壓降下,每分鐘流過調節閥的美加侖數。 
    Kv—國際單位制(SI制)的流量系數,其定義為:溫度5~40℃的水,在105Pa壓降下,每小時流過調節閥的立方米數。 
    注:Cv≈1.16 Kv
    1.2 不可壓縮流體(液體)Kv值計算公式 
    1.2.1 一般液體的Kv值計算

    流動工況

    非阻塞流

    阻塞流

    判別式

    △P<FL2(P1-FFPv)

    △P≥FL2(P1-FFPv)

    計算公式

    備注:

    #

    式中:P1—閥入口絕對壓力KPa 2—閥出口絕對壓力KPa
    QL—液體流量 m3/h ρ—液體密度g/cm3
    FL—壓力恢復系數,與調節閥閥型有關,附后
    FF—流體臨界壓力比系數,
    PV—閥入口溫度下,介質的飽和蒸汽壓(絕對壓力KPa)
    PC—物質熱力學臨界壓力(絕對壓力KPa)
    注:如果需要,本公司可提供部分介質的PV值和PC值
    1.2.2 高粘度液體Kv值計算
    當液體粘度過高時,按一般液體公式計算出的Kv值誤差過大,必須進行修正,修正后的流量系數為
    式中:K′V —修正后的流量系數 KV —不考慮粘度修正時計算的流量系數 
    FR—粘度修正系數 (FR值從FR~Rev關系曲線圖中確定) 
    計算雷諾數Rev公式如下: 
    對于只有一個流路的調節閥,如單座閥、套筒閥、球閥等:

    對于有二個平行流路的調節閥,如雙座閥,蝶閥,偏心旋轉閥等:

    1.3 可壓縮流體—氣體的KV值計算

    判別式

    P2>0.5P1

    P2≤0.5P1

    計算公式

    式中:P1—閥入口絕對壓力KPa P2—閥出口絕對壓力KPa
    Qg—氣體流量 Nm3/h G—氣體比重(空氣=1)
    t—氣體溫度℃ Z—高壓氣體(PN>10MPa)的壓縮系數
    注:當介質工作壓力≤10MPa時,Z=1;當介質工作壓力>10MPa時,Z>1,具體值查有關資料。
    1.4 可壓縮流體—蒸汽的KV值計算
    1.4.1 飽和蒸汽的KV值計算

    判別式

    P2>0.5P1

    P2≤0.5P1

    計算公式

    式中:P1—閥入口絕對壓力KPa P2—閥出口絕對壓力KPa
    GS—蒸汽流量 kg/h K—蒸汽修正系數
    部分蒸汽的K值如下:

    介質

    水蒸汽

    氨蒸汽

    氟里昂11

    甲烷、乙
    烯蒸汽

    丙烷、丙
    烯蒸汽

    丁烷、異
    丁烷蒸汽

    K值

    19.4

    25

    68.5

    37

    41.5

    43.5

    1.4.2 過熱蒸汽的KV值計算


    判別式

    P2>0.5P1

    P2≤0.5P1

    計算公式

    式中:P1、P2、GS、K含義及單位同前 △t—水蒸汽過熱度℃;
    1.5兩相流流體的Kv值計算
    兩相流流體的Kv值計算公式如下:

    適用介質

    計算公式

    適用介質

    計算公式

    液體與
    非凝性 
    氣體

    液體與蒸汽
    其中蒸汽占 
    絕大部分

    液體與蒸汽
    其中蒸汽占絕大部分

    式中:

    式中:

    式中:P1、P2的含義及單位同前; Wg—氣體、蒸汽質量流量,kg/h
    WL—液體質量流量,kg/h; ρe—兩相流有效密度,kg/m3;
    ρm—兩相流密度(P1、T1條件),kg/m3; ρL—液體密度,kg/m3;
    Fg—氣體壓力恢復系數; f(x,k)—壓差比修正系數;
    T1—入口絕對溫度,K; FF—液體臨界壓縮比系數;
    1.6 IEC推薦的調節閥FL、XT數值表:

    閥型

    閥內件形式

    流向

    FL

    XT

    閥型

    閥內件形式

    流向

    FL

    XT

    單 座 閥

    柱塞形

    流開

    0.90

    0.72

    角 形 閥

    套筒形

    流開

    0.85

    0.65

    柱塞形

    流閉

    0.80

    0.55

    套筒形

    流閉

    0.80

    0.60

    套筒形

    流開

    0.90

    0.75

    柱塞形

    流開

    0.90

    0.72

    套筒形

    流閉

    0.80

    0.70

    柱塞形

    流閉

    0.80

    0.65



    柱塞形

    任意

    0.85

    0.70

    蝶閥

    90°全開

    任意

    0.55

    0.20

    V形

    任意

    0.90

    0.75

    60°全開

    任意

    0.68

    0.38

    偏心旋轉閥

    流開

    0.85

    0.61

    球閥

    標準O形

    任意

    0.55

    0.15

    2.氣動調節閥選型
    2.1 流量系數選擇
    當流量系數Kv(Cv)計算出來后,就要對其作適當放大,使其符合所選閥型的Kv(Cv)值系列,并確定相應的調節閥口徑(或閥座直徑)。
    對于S≥0.3的一般工況,采用以下流量系數放大倍數:
     等百分比流量特性,m=1.97;
    直線流量特性, m=1.63;
    圓整后的流量系數應使調節閥最小和最大流量系數時的相對行程處于下表的范圍:
    直線流量特性: 10%~80%
    等百分比流量特性: 30%~90% 或者 30%~80%(最終按設計院技術規格書要求)
    2.2 氣動調節閥口徑選擇
    當KV閥確定后,調節閥口徑(公稱通徑)或閥座直徑也就相應確定。
    所選閥的口徑除滿足開度要求外,還應根據流體流速極限和接管直徑進行驗算,防止流速過高對閥門產生的沖擊、振動和摩擦損耗。
    2.2.1 流速
    2.2.1.1 不可壓縮流體(液體)的流速極限, m/s

    閥門口徑

    非閃蒸條件

    閃蒸條件

    ≤DN50

    10

    5

    DN65~DN150

    8

    4

    ≥DN200

    6

    3

    注:套筒閥和抗氣蝕調節閥的流速極限允許在上表數據的1.5倍之內。
    2.2.1.2 可壓縮流體(氣體、蒸汽)
    可壓縮性流體的出口流速不應超過音速,且進口流速在100m/s之內。
    2.2.2 接管直徑
    調節閥直徑可以比接管直徑小兩個規格,如:
    接管直徑為DN250(10″)時,調節閥口徑可以為DN150(6″)。
    2.3 氣動調節閥噪聲預估
    在自控系統中,調節閥是最大的噪聲源,因此,必須進行噪聲預估。當噪聲超過有關規定時(一般為85dB),應考慮低噪聲結構,但是有兩種場合除外:
    a.閥門遠離人區; b.常閉閥。
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