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控制阀的流通能力计算

控制阀的流通能力Kv值,是控制阀的重要参数,它反映流体通过控制阀的能力,也就是控制阀的容量。根据控制阀流通能力Kv值的计算,就可以确定选择控制阀的口径。为了正确选择控制阀的尺寸,必须准确计算控制阀的额定流量系数Kv值。 控制阀额定流量系数的定义是:在规定条件下,即阀的两端压差为105Pa,流体的密度为1g/cm3,额定行程时流经控制阀以m3/h或t/h的流量数。
1.一般液体的Kv值计算
a.非阻塞流公式1 公式2 式中: FL—压力恢复系数,查表1。 FF—液体临界压力比系数,F=0.96-0.28公式3 Pv—阀入口温度下,液体的饱和蒸汽压(绝对压力),查表4~表10。 Pc—物质热力学临界压力,查表2和表3。 QL—液体流量m3/h。 ρ—液体密度g/cm3 P1—阀前压力(绝对压力)KPa. P2—阀后压力(绝对压力)KPa. b.阻塞流公式4 公式5 式中:各字母含义及单位同前。
2.低雷诺数修正(高粘度液体Kv值的计算)
液体粘度过高时,由于雷诺数下降,改变了流体的流动状态,在Re<2300时流体处于低速层流,这样按原来公式计算出的Kv值,误差较大,必须进行修正。此时计算公式为:公式6 式中:φ—粘度修正系数,由Re查图求得。 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀: Re=70000公式7 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀: Re=49600公式8 式中:K'v—不考虑粘度修正时计算的流通能力。 γ—流体运动粘度mm2/s。

雷诺数Re

粘度修正曲线
雷诺数Re 粘度修正曲线

3.气体的Kv值的计算:
a.一般气体 当P2>0.5P1时公式9 当P2≤0.5P1时公式10 式中:Qg—标准状态下气体流量m3/h, Pm—公式11 (P1、P2为绝对压力)KPa, △P=P1-P2 G—气体比重(空气G=1), t—气体温度℃ b.高压气体(PN>10MPa) 当P2>0.5P1时,公式12 当P2≤0.5P1时, 公式13 式中:Z—气体压缩系数,可查GB2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》。
4.蒸汽的Kv值的计算
a.饱和蒸汽 当P2>0.5P1时,公式14 当P2≤0.5P1时 公式15 式中:Gs—蒸汽流量Kg/h P1、P2含义及单位同前 K—蒸汽修正系数 部分蒸汽的K值如下: 水蒸汽K=19.4 甲烷、乙烯蒸汽K=37 氨蒸汽K=25 丙烷、丙烯蒸汽K=41.5 氟里昂11K=68.5 丁烷、异丁烷蒸汽K=43.5 b. 过热水蒸汽 当P2>0.5P1时公式16 当P2≤0.5P1时公式17 式中:△t—水蒸汽过热度℃ Gs、P1、P2含义及单位同前。
5.两相流的Kv值计算:
当介质为气液两相流量,一般采用分别计算液体和气体的Kv值,然后相加求取控制阀总Kv值,这种方法是基于两种流体相互独立互不影响的观点,但实际上随着液 相和气相成分的变化,流体的状态趋向也不同,所以计算出Kv值的误差较大,在实际使用中常用的是湿蒸汽和含有水蒸汽的水。下面介绍一种蒸汽与凝液混合液体 Kv值计算方法,计算步骤为:
(1)根据混合介质中蒸汽和凝液含量,求出汽化液。
(2)根据汽化率及进口压力P1从图中查行修正系数Ks.
(3)将已知流量除以Ks得到相应的蒸汽流量作为计算流量。
(4)应用蒸汽的Kv值计算公式求出Kv值。
6.口径选择步骤:
根据过程,确定控制阀的口径,具体步骤为:
(1)首先根据生产能力和设备负荷计算最大流量Qmax和最小流量Qmin
(2)根据所选择的流量特性及系统特点选定S值,然后再根据压力分配和管路损失,确定最小压差△Pmin和最大压差△Pmax
(3)按流通能力计算公式,求行最大流量时的Kvs。
(4)根据Kvs在所选产品型式的标准,选取大于Kvs并接近的Kv值。
(5)根据选定的Kv值和流量特性,验证控制阀的开度,要求开度在10%与90%之间。
(6)计算R,验算可调比。
(7)名项验证合格后,根据Kv值确定控制阀的口径。

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