调节阀门的基本定义与计算.docx
- 文档编号:403906
- 上传时间:2022-10-09
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:206.63KB
调节阀门的基本定义与计算.docx
《调节阀门的基本定义与计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《调节阀门的基本定义与计算.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
调节阀门的基本定义与计算
调节阀门的基本定义与计算
——摘自《调节阀使用与维修》吴国熙著
调节阀的可调比
调节阀的可调比就是调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比。
可调比也称可调范围,若以R来表示,则
(1)
要注意最小流量Qmin和泄漏量的含义不同。
最小流量是指可调流量的下限值,它一般为最大流量Qmax的2%~4%,而泄漏量是阀全关时泄漏的量,它仅为最大流量的0.1%~0.01%。
1、理想可调比
当调节阀上压差一定时,可调比称为理想可调比,即
(2)
也就是说,理想可调比等于最大流量系数与最小流量系数之比,它反映了调节阀调节能力的大小,是由结构设计所决定的。
一般总是希望发可调比大一些为好,但由于阀芯结构设计及加工方面的限制,流量系数Kvmin不能太小,因此,理想可调比一般均小于50。
目前我国统一设计时取R等于30。
2、实际可调比
调节阀在实际工作时不是与管路系统串联就是与旁路关联,随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的不同,调节阀的可调比也产生相应的变化,这时的可调比就称为实际可调比。
(1)串联管道时的可调比
如图1所示的串联管道,由于流量的增加,管道的阻力损失也增加。
若系统的总压差△Ps不变,则分配到调节阀上的压差相应减小,这就使调节阀所能通过的最大流量减小,所以,串联管道时调节阀实际可调比会降低。
若用R'表示调节阀的实际可调比,则
令
(3)
则
(4)
式中△Pvmax—调节阀全关时阀前后的压差约等于系统总压差;
△Pvmin—调节阀全开时阀前后的压差;
△Ps—系统的压差。
s—调节阀全开时阀前后压差与系统总压差之比,称为阀阻比,也称为压降比。
由式(4)可知,当s值越小,即串联管道的阻力损失越大时,实际可调比越小。
它的变化情况如图2所示。
(2)并联管道时的可调比
如图3所示的并联管道,当打开与调
节阀并联的旁路时,实际可调比为:
若令
则
(5)
从上式可知:
当X值越小,即旁路流量越大时,实际可调比就越小。
它的变化如图4所示。
从图中可以看出旁路阀的开度对实际可调比的影响极大。
从式(4)可得
一般来说,R≥1,所以
(6)
上式表明并联实际可调比与调节阀本身的可调比无关。
调节阀的最小流量一般比旁路流量小得多,故其可调比实际上只是总管最大流量与旁路流量的比值。
综上所述,串联或并联管道都将使实际可调比下降,所以在选择调节阀和组成系统时不应使s值太小,要尽量避免打开并联管道的旁路阀,以保证调节阀有足够的可调比。
闪蒸以及空化定义说明
当压力为p1的液体流经节流孔时,流速突然急剧增加,而静压力骤然下降,当孔后压力p2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸气压pv时,部分液体就汽化成为气体,形成汽液两相共存的现象,这种现象称为闪蒸。
产生闪蒸时,对阀芯等材质已开始有侵蚀破坏作用,而且影响液体计算公式的正确性,使计算复杂化。
如果产生闪蒸之后,p2不是保持在饱和蒸汽压以下,在离开节流孔之后又急骤上升,这时气泡产生破裂并转化为液态,这个过程即为空化作用。
缩流体定义
不可压缩流体或要压缩流体在流过调节阀时所达到的最大流量状态(即极限状态)。
在固定的入口条件下,阀前压力p1保持一定而逐步降低阀后压力p2时,流经调节阀的流量会增加到一个最大极限值,再继续降低p2,流量不再增加,这个极限流量即为阻塞流。
FL压力恢复系数以及定义
1、定义:
FL是阀体内部几何形状的函数,它表示调节阀内流体经缩流处之后动能变为静压的恢复能力。
2、说明:
一般,FL=0.5-0.8。
当FL=1时,p1-p2=p1-pvc,p1直接下降为p2,与原来的推导假设一样。
FL越小,P比p1-pvc小得越多,即压力恢复越大。
各种阀门因结构不同,其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。
有的阀门流路好,应允动阻力小,具有高压力恢复能力,这类阀门称为高压力恢复阀,例如球阀、蝶阀、文丘里角阀等。
有的阀门流路复杂,流阻大,摩擦损失大,压力恢复能力差,则称为低压力恢复阀,如单座阀、双座阀等。
FL值的大小取决于调节阀的结构形状,通过试验可以测定各类典型阀门的FL值。
Kv流量系数定义
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的定义为:
当调节阀全开,阀两端压差△P为100KPa,流体重度r为1gf/cm3(即常温水)时,每小时流经调节阀的流量数(因为此时Kv=Q×sqr(r/△P)=1),以m3/h或t/h计。
国际单位制(SI制)的流量系数,其定义为:
温度5~40℃的水,在105Pa压降下,每小时流过调节阀的立方米数
Cv的定义以及说明
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清水时每分钏流经调节阀的流量数,以加仑/分计。
CV值计算方程式
一、液体公式
或
(1)
或
(2)
在这里要解析一止为什么在这个基础方程中要加入几个特定的因子系数。
数值常数N1、N6等是公制及英制单位的换算常数。
当然,根据方程中采用的是美国通用单位还是SI单位,这些常数的数值是不同的(SI是国际单位制的缩写)。
导入系数Fp是用来修正配管几何形状不同于标准试验配管的系数。
系数FR是用于非湍流条件下的修正。
当粘稠流体或阀门低压降时可能出现在非湍流的流动情况。
这些新因子将在后面几页详细说明。
如果希望得到适当的精度,虽然增加所有这些新的系数会增加调节阀计算的复杂性,但还是必须的。
阀门的流通能力也受阀门孔口处流动液体气化作用的影响,这种状态的出现称为气蚀或闪蒸,将在本章的第二部分讨论。
在美国仪表协会(ISA)阀门计算标准中所介绍的公式,不能盲目地用于精确计算阀门。
因为这些公式是作为流体通过阀门的基本的数学表达式。
ISASP39委员会认为,将需要改进以标准为基础的各种计算方程,使这些方程可能便于日常的阀门计算,或者便于使用数字计算机技术来处理。
例题1 液体流动
已知:
流体 盐水
在流动温度下的比重 1.2
最大流量 在流动温度下为250加仑/分
最大流量下的△P 10磅/英寸2
最小流量 在流动温度下为40加仑/分
最小流量下的△P 25磅/英寸2
可调范围(10:
1)
二、气体和蒸汽公式
或
(3)
或
(4)
或
(5)
或
(6)
(7)
(8)
对于干饱和蒸汽(美国通用单位):
或
(9)
所有上面的公式,不论实际的压降比如何,采用的X值都不能超过(FkXr)。
1、方程式的限制条件
方程(9)是用于蒸汽的一种简单形式。
表压的范围内,
蒸汽压力在0到1600磅/英寸2表压的范围内,计算的结果与比较精确的方程(3)的相比,其偏差不大于6%。
混合相—对于气-液混合物见“混合相”一节。
接近临界压力—当压降比高,和蒸汽接近临界压力时,误差可能是很明显的。
蒸汽压力高于1400磅/英寸2绝压开始产生误差。
高压降△P—虽然方程式对于所有压降都是有效的,过高的出口速度会引起过大的噪音。
通常安装在阀门出口处的各显神通线异径接头可能会引起超音速冲击波。
为减小由于这种原因引起的噪音,建议阀门出口速度限制在1马赫,最好低至1/3马赫。
据此,对于1马赫的速度可用下面公式确定阀门出口管径(异径接头入口)大小。
对于气体,
(10)
(11)
对于饱和蒸汽,
(12)
对于1/3马赫,上面的直径可乘以1.7。
例题2 气体或蒸汽流量
已知:
流体 冷冻剂R-12
流量 W 20000磅/小时
压力 P1 114.5磅/英寸2(绝压)
压力P2 54.5磅/英寸2(绝压)
比容V1 0.355英尺3/磅
管线尺寸 2英寸
如果选择的调节阀是一个单座套筒导向式阀门,其Xr值约为0.75,而Cv大约是11d2。
X=60/114.5=0.524(按定义)
FXr=(0.75)(1.14)/1.40=0.610
Y=1-0.524/(3)(0.610)=0.714(方程7)
如果选择2英寸的阀门,Cv值为44,通过流体的阀门开度为75到80%.不需要大小头,而Fp=1。
2、其它气体方程
目前使用的其它气体方程都列在下面。
全都以美国通用单位为基础,并且通常都忽略了压缩因子Z。
(13)
且P2≥0.5P1
这个方程来自流体控制协会标准。
预测的流量总是大于实际流量。
如果该误差(可压缩性的误差除外)不大于10%的话,则压降比必须小于下面列举的极限值:
额定阀门的X7
最大X
额定阀门的X7
最大X
0.80
1.00
0.50
0.21
0.75
0.44
0.40
0.15
0.70
0.38
0.30
0.10
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 调节 阀门 基本 定义 计算
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)