環(huán)保調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)

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    之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹環(huán)保調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)在確定調(diào)節(jié)閥的公稱(chēng)尺寸時(shí)，主要的依據(jù)和工作程唐就是計(jì)算流量系數(shù)，而計(jì)算流量系數(shù)
的基型公式是以牛頓不可壓縮流體的伯努利方程為基礎(chǔ)的，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的介質(zhì)應(yīng)該屬于牛頓型
流體。
    如果已知調(diào)節(jié)閥的壓力損失和介質(zhì)及其密度，就可以求出調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，即流過(guò)調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量流量q。( t/h)。
    下面討論的流體計(jì)算公式適用于介質(zhì)是牛頓型不可壓縮流體、可壓縮的流體或上述兩者的均相流體，對(duì)于泥漿、膠狀液體等非牛頓型流體是不適用的。
3. 4.1 不可壓縮流體
    在安裝條件下，為了使流量系數(shù)計(jì)算公式c 2適用于各種單位，并考慮到粘度、管道等因素的影響，可把公式演變?yōu)槿缦碌男问剑?br />式中g(shù)。——體積流量(rri3/h)；
    Fp-管道的幾何形狀系數(shù)，量綱為1，當(dāng)沒(méi)有附接管件時(shí)，F(xiàn)p =1;
    FR-雷諾數(shù)系數(shù)，量綱為1，在紊流狀態(tài)時(shí)，，。=1;
    p-介質(zhì)密度，在15.5℃時(shí)，p=l.0；
    Ⅳ】——數(shù)字常數(shù)，見(jiàn)表3-8。
注：使用本表提供的數(shù)字常數(shù)和規(guī)定的公制單位就能得出規(guī)定單位的流量系數(shù)。
    在采用不同單位時(shí)，流量系數(shù)的代表符號(hào)各不相同，數(shù)字常數(shù)Ⅳ值也不相同。目前，流量系數(shù)除用Kv、Cv外，還用Av符號(hào)表示。
    根據(jù)計(jì)算理論，在計(jì)算液體流量系數(shù)時(shí)，按三種情況即非阻塞流、阻塞流、低雷諾數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算，在用判別式判定之后，用不同的公式進(jìn)行計(jì)算。
    (1)非阻塞流在Ap< F2（p，- FFPv）的情況下，是非阻塞流，這時(shí)流量系數(shù)計(jì)算公式為
式中FL-壓力恢復(fù)系數(shù)，F(xiàn)L=    二；其中，Pi為閥前的壓力(MPa)，p2為閥后的壓力
    ( MPa)，p。。為產(chǎn)生阻塞流時(shí)縮流斷面的壓力(MPa)；
    FF-液體的臨界壓力比系數(shù)，F(xiàn)F=o．96 -0．．28撕；石：；其中p。為液體的飽和蒸汽壓力
    (MPa)，Pc為液體臨界壓力(MPa)；
    g。。——流過(guò)調(diào)節(jié)閥的體積流量( rri3/h)；
    qmL-流過(guò)調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量流量(kg/h)；
    Ap-調(diào)節(jié)閥前后的壓差(MPa)
    Ap =Pi -p2；
    p。——液體的密度( g/CIJ13)。
    一些常用介質(zhì)的臨界壓力Pc和臨界溫度Tc值見(jiàn)表3-9。表3-9常用介質(zhì)的臨界壓力Pc和臨界溫度Tc
    (2)阻塞流當(dāng)Ap≥F~（p，- FFp。）時(shí)為阻塞流情況，這時(shí)，應(yīng)把產(chǎn)生阻塞流的壓差值R
(Pi - FFPv)代入式(3-23)、式(3-24)中進(jìn)行計(jì)算，即   

(3)低雷諾數(shù)液體的計(jì)算雷諾數(shù)Re。是表明介質(zhì)在管道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的量綱為l的數(shù)。管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的特性取決于四種參數(shù)（管徑、粘度、密度和流速）的綜合作用。由雷諾數(shù)的大小可以判
斷介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)是層流還是紊流。
    流量系數(shù)甄是在適當(dāng)?shù)睦字Z數(shù)、在紊流情況下測(cè)定的。隨著雷諾數(shù)Re。的增大，Kv值變化不大。然而雷諾數(shù)減小時(shí)，有效的Kv值會(huì)變小。在的情況下，雷諾數(shù)很低，例如對(duì)粘性很大的介質(zhì)，介質(zhì)的流動(dòng)已經(jīng)成為層流狀態(tài)，其流量與閥門(mén)壓力損失成正比，而不是與閥門(mén)壓力損失盼平方成正比。這時(shí)如果還按式(3-23) -式(3-26)計(jì)算Kv值，誤差一定很大。因此，對(duì)雷諾數(shù)偏低的介質(zhì)，對(duì)墨值計(jì)算公式要進(jìn)行校正。
    修正后的流量系數(shù)為霹，即
    Kv= KV/FR    (3-27)
式中麟——修正后的流量系數(shù)；
    ——按紊流條件時(shí)，按式(3-23) -式(3-26)計(jì)算的流量系數(shù)；
FR-雷諾數(shù)修正系數(shù)，可以按雷諾數(shù)Re。的大小從圖3-21查得。圖3-21雷諾數(shù)修正系數(shù)FR
    雷諾數(shù)Re。可似根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)和粘度等因素，由下列公式求得。
    對(duì)于只有兩個(gè)平行流路的調(diào)節(jié)閥，如直通雙座閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥，雷諾數(shù)為
    對(duì)于只有一個(gè)流路的調(diào)節(jié)閥，如直通單座閥、套筒閥、球閥、角閥、隔膜閥等，雷諾數(shù)為式中v-液體在流動(dòng)溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度( mm2/s)( cSt)。
    從圖3-21的曲線中可以看出，當(dāng)雷諾數(shù)Re。大于3500以后，修正量已經(jīng)不大，所以雷諾數(shù)大于3500就不需要進(jìn)行低雷諾數(shù)修正。
    五——壓差比（壓差與入口壓力之比），X= Ap/p，，量綱為1；
    Pi-閥前壓力(kPa)或(bar) (105Pa =lbar)；
    JD，——介質(zhì)在p．和Ti時(shí)的密度(kg/rr13)；
    丁，——閥入口的熱力學(xué)溫度[K(℃+273)]；
    M一介質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量；
    Z-壓縮系數(shù)，量綱為l；N6、N8、Ng-數(shù)字常數(shù)，其值見(jiàn)表3-11。
1．氣體
(1)非阻塞流當(dāng)X<F。墨時(shí)，是非阻塞流情況，如果采用法定計(jì)量單位制，則計(jì)算公
式中q。。——氣體標(biāo)準(zhǔn)體積流量(N．rri3/h)；
    p。——氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度(273K，1.013×102kPa)( kg/N．m3)；
    p，——閥前壓力( kPa)；
    廣一膨脹系數(shù)；
    t——人口熱力學(xué)溫度(K)；
    必一氣體分子量；

  G-氣體的相對(duì)密度（空氣為1）；
  Z-壓縮系數(shù)。壓縮系數(shù)Z是比壓力和比溫度的函數(shù)，可從圖3-22中查出。
    比壓力的定義是：實(shí)際人口壓力p，與所述介質(zhì)的熱力臨界壓力之比；而比溫度的定義是入口溫度E和熱力學(xué)臨界溫度T之比。若比壓力為p，。比溫度為t，則：100
    由于計(jì)算方程式(3-30)、式(3-31)及另一些計(jì)算方程都不包含上游條件時(shí)介質(zhì)的實(shí)際密度這一項(xiàng)，而密度是根據(jù)理想氣體定律由人口壓力和溫度導(dǎo)出的。在某些條件下，真空氣體的性質(zhì)與理想氣體的偏差很大。在這些情況下，要引入壓縮系數(shù)Z來(lái)補(bǔ)償這個(gè)偏差。
    上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥膨脹系數(shù)y用來(lái)校正從閥門(mén)的人口到閥后縮流處氣體密度的變化，理論上y值和節(jié)流口面積與入口面積之比、流路形狀、壓差比X、雷諾數(shù)、比熱比系數(shù)FK等因素有關(guān)。由于氣體介質(zhì)流速較高，在可壓縮流情況下，由于紊流幾乎始終存在，所以雷諾數(shù)的影響極小，可以忽略。其他因素與y的關(guān)系可以表示如下：
式中墨——臨界壓差比，查表3-10；
  X-一壓差比；
  FK-比熱比系數(shù)，空氣的FK =1，對(duì)非空氣介質(zhì)：FK=1. 4K4（，c是氣體的等熵指數(shù)）。
    (2)阻塞流當(dāng)X≥F。蜀時(shí)，即出現(xiàn)阻塞流情況。
    如果閥前壓力p．保持不變，閥后壓力逐步降低，氣流就慢慢形成了阻塞流。即使這時(shí)閥后壓力再降低，流量也不會(huì)增加。在壓差比X達(dá)到FKXT值時(shí)就達(dá)到極限值。使用公式時(shí)，蓋值要保持在這一極限內(nèi)。因此，y值只能在0. 667（當(dāng)x=FKXT耐）到1.0的范圍內(nèi)。
    在阻塞流情況下，流量系數(shù)的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為注意，蜀值可通過(guò)空氣試驗(yàn)來(lái)確定，也可以利用無(wú)連接管件調(diào)節(jié)閥的液體壓力恢復(fù)系數(shù)FL近似求得。
    如果一個(gè)調(diào)節(jié)閥裝有漸縮管或其他管件，XT就會(huì)受到影響。這時(shí)的XT值就標(biāo)為XTP。
    為達(dá)到規(guī)定的±5%的允差極限，閥和連接管件應(yīng)作為一個(gè)整體進(jìn)行試驗(yàn)。如果允許用估計(jì)值，可采用式(3-41)：
    在上面的公式中，墨為不裝漸縮管或其他管件的調(diào)節(jié)閥的壓差比，系數(shù)f．是連接閥人口側(cè)的漸縮管或其他管件的阻力系數(shù)。
  2.蒸汽
  根據(jù)膨脹系數(shù)法，以質(zhì)量流量為單位，可推導(dǎo)出下面的計(jì)算公式。
  1)當(dāng)蓋<FKXT時(shí)（非阻塞流）

式中g(shù)。。——蒸汽的質(zhì)量流量( kg/h)；
    p。——閥前入口蒸汽的密度( kg/rTi3)；
    K-蒸汽的等熵指數(shù)。
    如果是過(guò)熱蒸汽，應(yīng)代人過(guò)熱條件下的實(shí)際密度。
    3．兩相流體
    當(dāng)調(diào)節(jié)閥的介質(zhì)為氣液兩相的混合流時(shí)，過(guò)去一般都采用分別計(jì)算液體和氣體（蒸汽）的C值，然后相加作為調(diào)節(jié)閥的總流量系數(shù)值。這種分別計(jì)算液體及氣體的流量系數(shù)，然后相加的方法是基于兩種介質(zhì)單獨(dú)流動(dòng)的觀點(diǎn)，沒(méi)有考慮到它們的相互影響。實(shí)際上，當(dāng)氣相大大多于液相時(shí)，液相成為霧狀，具有近似于氣相的性質(zhì)；當(dāng)液相大大多于氣相時(shí)，氣相成為氣泡而夾雜在液相中間，這時(shí)具有液相性質(zhì)，此時(shí)用上面方法計(jì)算誤差也較大。前者偏大而后者偏小。因此，兩相流體流量系數(shù)的計(jì)算必須考慮到兩相流動(dòng)之間的互相影響，尋找有效而準(zhǔn)確的計(jì)算方法。
    按照新的膨脹系數(shù)的理論，目前對(duì)兩相流的流量系數(shù)計(jì)算多采用有效密度法或兩相密度法。當(dāng)液體和氣體（或蒸汽）均勻混合流過(guò)調(diào)節(jié)閥耐，液體的密度保持不變，而氣體或蒸汽由于膨脹而使密度下降，因此，要用膨脹系數(shù)加以修正。從式( 3-42)可知，質(zhì)量流量與），成正比，如果這時(shí)氣體的有效密度為p。，則在其他條件相同的情況下，密度為p。的可壓縮介質(zhì)的質(zhì)量流量與密度為p。的不可壓縮介質(zhì)的質(zhì)量流量是一樣的，因此，對(duì)于均勻混合的氣（汽）、液兩相介質(zhì)可按混合介質(zhì)的有效密度p。進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)兩相流中為液體和蒸汽，而液體占絕大部分時(shí)，可以用閥入口(Pi和t條件下)的兩相流密度p。來(lái)計(jì)算。
    總之，計(jì)算的前題條件是：氣（汽）、液兩相介質(zhì)必須均勻混合，而且其中每一單相介質(zhì)均未達(dá)到阻塞流條件，計(jì)算公式如下。
    (1)液體與非液化性氣體先決條件：液體Ap<R(Pi -P：)，氣體x<FKXT，兩個(gè)條件都能滿足。
與本產(chǎn)品相關(guān)論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)