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AG下载调节阀流量系数CV值的发展与计算

2020-05-05 05:07
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  调节阀流量系数CV值的发展与计算_电力/水利_工程科技_专业资料。调节阀流量系数CV值的发展历史与计算

  调节阀流量系数 CV 值的来历与计算方法 液流: 在此:Q = 液流量(每分钟加仑数) △P = 通过的压降(psi) S = 介质的具体重 这个方程式适用于湍流和粘性接近于水的液体。 (Cv 是指介质温度为 60 o F 的水,通过阀门产生 1.0 psi 压降时的每分钟流量。)(这时 水的具体重力是 1。) 1915 年美国的 FISHER GOVERNER 公司按设计条件积累了图表,按图表先定口径。 由于用这个方法调节阀的费用减少了,电动调节阀的寿命延长了,因此当时得到了好评。但 是按选定的口径比现在计算出来的还大些。后来按选定法对液体,气体,蒸汽及各种形式的 气动调节阀进行了进一步的算法研究。 直到 1930 年美国的 FOXBORO 公司 ROLPHRJOKWELL 和 DR.@.E.MASON 对以下的 V 型 ( 等百分比 ) 球阀 , 最初使用 CV 值 , 并发表了 CV 计算公式。 1944 年美国的 MASON — NELLAN REGULATOR 公司把 ROKWELL 和 MAXON 合并为 MASON — NEILAN , 发表了 @ V 计 算公式。 1945 年美国的 SONALD EKMAN 公司发表了和 MASON — NELLAN 差不多的公式, 但对流通面积和流量系数相对关系展开研究工作。 1962 年美国的 F@I ( FLUID @ONTROLS INSTITUTE ) 发表了 FCI 58-2 流量测 定方法, 并发表了调节阀口径计算。 迄今还在使用的 CV 计算式, 但同 FCI 62-1 。 1960 年 西德的 VDI/VDE 也发表了 KV 计算式,但同 FCI62-1 相同,仅仅是单位改为公制。 1966~1969 年日本机械学会关于调节阀基础调查分会对定义瘩的口径计算, 规格书, 使用方 法进行调查研究。但到现在还未结束。 1977 年美国的 ISA ( INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA )发表了标准 S39 。 1 “关于压缩流体的计算”公式。 1977~1978 美国的 ANSI/ISA 标准 ,S75.01 于 1979 年 5 月 15 日发表了 NO\\0046-79, 为工程服务的报 告。 调节并流通能力的计算,各仪表厂目前采用 FCI 推荐的 C V 值计算公式如表 1 公式 压力条件 计算式 △P 2 1 △P≥P 1 /2 液体 同左 气体 常温 ( 0~60 C) 温度修正 (60°C) 蒸汽 饱和 过热 表中各式对一般的使用场合可以满足。 但对于高压差, 高粘度接近饱和状态的液体等场 合,尤其是蝶阀,球阀等低压力恢复系数的阀,误差就很大了,必须进行修正。 80 年日本 个别公司已开始用下列系数进行修正。 空化系数:当液体通过调节阀时,在缩流部压力低 于阀入口温度下的饱和蒸汽压力 P V 时,一部分液体迅速气化使通过调节阀的液体成为气 液两相流的现象学称为闪蒸。缩流部后液体的压力表逐渐恢复,混杂在液体中的气泡破碎, 在气泡破碎时造成压力升高,压力有时高达数千 kgf/cm 2 ,在这种局部高压的作用会使阀 芯表面的金属剥落而导致损坏,此种现象称为空化。 在发生上述现象时,当阀进口压差 D R = R 1-P2 增加到一定数值后,通过阀的流量将 不随着压差增加而增加产生阻塞流( CHOKOD FLOW ),如图 1 所示。此时表 1 中的公式 就不适用了,必须修正。即不能单纯用△ P=P1-P2 来计算调节阀的流通能力,而必须使流 体在阀缩流部的压力不低于 PV 。由于各种调节阀的压力恢复系数是不一样的,由图 2 可 见,蝶阀,球阀等高压力恢复的调节瘩更易产生内蒸和空化。 不同的调节阀形式具有不同的压力恢复系数, 而压力恢复系数直接影响产生闪蒸、 空化 的难易程度,因此引入空化系数 KC 。P 1 - —阀入口压力; P 2 —阀出口压力; P V — 饱和蒸气压力; DRCV —缩流部差压; D R = R 1- R 2 KC 定义为: KC=△P/△P O =(P 1 —P 2 )/(P 1 —P V ) KC 数值是调节阀本身结构决定的,反映了该阀压力恢复的高低 ,由于 D R =KC · D R 0 即 P 1 —P 2 =KC(P 1 -P V )通过 KC 可求出使缩流部压力低于 P V 时(即不产生空化) 的最大允许阀压降 D RCRI ,即 △PCri= P 1 —P 2 =KC(P 1 -P V ) 流量系数 Kv Cv 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 命 再根据连续方程 Q= AV,与上面公式连解可得: 图 2-1 调节阀节流模拟 (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 (3) = (5.04A/Kv)×(5.04A/Kv); ,可见阀阻力越大 Kv 值越小; (4) ;所以,口径越大 Kv 越大。 在前面不可压流体的流量方程 (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)中知道:Kv∝Q ,即 Kv 的大小反映调节阀流量 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。 2.1 流量系数定义 对不可压流体,Kv 是 Q、△P 的函数。不同△P、r 时 Kv 值不同。为反映不同调节 阀结构,不同口径流量系数的大小,需要跟调节阀统一一个试验条 件,在相同试验条 件下,Kv 的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。于是调节阀流量系数 Kv 的定义 为:当调节阀全开,阀两端压差△P 为 100KPa,流 体重度 r 为 lgf/cm (即常温水)时, 每小时流经调节阀的流量数(因为此时 ),以 m /h 或 t /h 计。 例如:有一台 Kv =50 的调节阀,则表示当阀两端压差为 100KPa 时,每小时的水 量是 50m /h。 2.2 Kv 与 Cv 值的换算 国外,流量系数常以 Cv 表示,其定义的条件与国内不同。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 60°F 清水时每分钟流经调节阀的流量 数,以加仑/分计。 由于 Kv 与 Cv 定义不同,试验所测得的数值不同,它们之间的换算关系:Cv = 1.167Kv (5) 2.3 推论 从定义中我们可以明确在应用中需要注意的两个问题: (1) 流量系数 Kv 不完全表示为阀的流量, 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,AG下载通过阀的流量不同。 (2)Kv 是流量系数,故没单位。但是许多资料、说明书都错误地带上单位,值得 改正。 --------------------------------------------------------------根据以上定义, 该阀体在同种流体条件不同压差下, 可以根据 Kv 来计算流量 Q (Q 正比于压差△P 的平方根) Q=Kv/sqrt(△P) △P 单位为 bar,Q 单位为立方米/小时

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