調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)及其計(jì)算ppt課件.ppt

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1、調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)及其計(jì)算㈠調(diào)節(jié)閥計(jì)算的理論基礎(chǔ)1.調(diào)節(jié)閥節(jié)流原理和流量系數(shù)調(diào)節(jié)閥是一個(gè)局部阻力可改變的節(jié)流元件如果調(diào)節(jié)閥前后的管道直徑一致，流速相同。根據(jù)流體的能量守恒原理，不可壓縮流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的能量損失為：（4－1）式中H－單位重量流體流過調(diào)節(jié)閥的能量損失；P1－調(diào)節(jié)閥閥前的壓力P2－調(diào)節(jié)閥閥后的壓力ρ－流體密度g－重力加速度1如果調(diào)節(jié)閥的開度不變，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體不可壓縮，則流體的密度不變，那么，單位重量的流體的能量損失與流體的動(dòng)能成正比，即（4－2）式中ω－流體的平均速度；g－重力加速度；ζ－調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)流體調(diào)節(jié)閥中的平均速度為：（4－3）式中Q－流體的體積流

2、量A－調(diào)節(jié)閥連接管的橫截面積2綜合上述三式（4－1），（4－2），（4－3），可得調(diào)節(jié)閥的流量方程式為：（4－4）若上述方程式各項(xiàng)系數(shù)采用如下單位：A－㎝2；ρ－g/㎝2(即10－5N·s2/㎝4)；ΔP－100KPa（10N/㎝2）；P1，P2－100KPa（10N/㎝2）；Q－m4/h代入式（4－4）得：（㎝3/s）3(m3/h)(m3/h)(4－5)式(4-5)是調(diào)節(jié)閥的流量方程式若A不變，ΔP不變，ξ，Q；反之，ξ，Q若則式（4－5）可改寫為：（4－6）式中（4－7）4在采用國際單位制時(shí)，流量系數(shù)用KV表示。KV的定義為：溫度為278～313K（5－40℃）的水在

3、105Pa壓降下，1小時(shí)內(nèi)流過閥門的立方米數(shù)。許多采用英制單位的國家用CV表示流量系數(shù)。CV的定義為：用40°~60°F的水，保持閥門兩端的壓差為閥門全開狀態(tài)下每分鐘流過的水的美加侖數(shù)。KV和CV的換算如下：CV＝1.167KV2.壓力恢復(fù)和壓力恢復(fù)系數(shù)當(dāng)流體流過調(diào)節(jié)閥時(shí)，其壓力變化情況見圖4－1和4－2所示5圖４－１流體流過節(jié)流孔時(shí)壓力和　　圖４－２單座閥與球閥的壓力速度的變化　　　　　　　　　　　　恢復(fù)比較6根據(jù)流體的能量守衡定律可知，在閥芯、閥座由與節(jié)流作用而在附近得下游處產(chǎn)生一個(gè)縮流（見圖4－1），其流體速度最大，但靜壓最小，在遠(yuǎn)離縮流處，隨著閥門流通面積得增大，

4、流體的速度減小，由與相互摩擦，部分能量轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，大部分靜壓被恢復(fù)但已不能恢復(fù)到P1值。當(dāng)介質(zhì)為氣體（可壓縮）時(shí)，當(dāng)閥的壓差達(dá)到某一臨界值得時(shí)，通過調(diào)節(jié)閥的流量將達(dá)到極限。即使進(jìn)一步增加壓差，流量也不會(huì)再增加。當(dāng)介質(zhì)為液體（不可壓縮）時(shí)，一但壓差增大到是以引起液體汽化，即產(chǎn)生閃蒸和空化作用時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)這種極限的流量。這種極限流量為阻塞流。由圖4－1可知，阻塞流產(chǎn)生于縮流處及其下游。產(chǎn)生阻塞流時(shí)的壓差為ΔPT。為說明這一特性，可以用壓力恢復(fù)系數(shù)FL來描述：7（4－8）即：（4－9）上式中ΔPT＝P1－P2，PVC表示產(chǎn)生阻塞流時(shí)縮流斷面的壓力。FL值是閥體內(nèi)部幾何形狀的函數(shù)

5、。一般FL＝0.5~0.98，F(xiàn)L越小，ΔP比P1－PVC小得越多，即恢復(fù)越大。從圖4－2中可以看出，球閥的壓差損失ΔPA小于單座閥的壓差損失ΔPB。3.閃蒸、空化及其影響在調(diào)節(jié)閥內(nèi)流動(dòng)的液體，常出現(xiàn)閃蒸和空化兩種現(xiàn)象。它們的發(fā)生不但影響口徑的選擇和計(jì)算，而且將導(dǎo)致嚴(yán)重的噪聲、振動(dòng)，材質(zhì)的破壞等，直接影響調(diào)節(jié)閥的使8用壽命。如圖4－1所示，當(dāng)壓力為P1的液體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，流速突然急劇增加，而靜壓力下降；當(dāng)n后壓力P2≤PV（飽和蒸汽壓）部分液體就汽化成氣體，形成汽液兩相共存的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。如果產(chǎn)生閃蒸之后，P2不是保持在飽和蒸汽壓之下，在離開節(jié)流孔之后又急驟上升

6、，這是氣泡產(chǎn)生破裂并轉(zhuǎn)化為液體，這個(gè)過程叫做空化作用。4.阻塞流對計(jì)算的影響當(dāng)阻塞流出現(xiàn)之后，流量與ΔP（P1－P2）之間的關(guān)系已不再遵循公式（4－7）的規(guī)律。從圖4－3可見，當(dāng)按實(shí)際壓差計(jì)算時(shí)，Q’max要比阻塞流量Qmax大很多，為粗確求得KV值。9只能把開始產(chǎn)生阻塞流時(shí)的閥壓降作為計(jì)算用壓降。對于不可壓縮液體，它產(chǎn)生阻塞流時(shí)，PVC值與液體介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)。即PVC＝FF·PV（4－10）式中PV－液體的飽和蒸汽壓力FF－液體的臨界壓力比系數(shù)10FF值可用下式計(jì)算：（也可以從圖中查出）(4-11)從式（4－9）可見，只要求得PVC便可得到不可壓縮液體是否形成阻塞流

7、的判斷條件，顯然即為產(chǎn)生阻塞流時(shí)的閥壓降，因此，當(dāng)即時(shí)，為阻塞流情況對于可壓縮液體，引入一個(gè)稱為壓差比X的系數(shù)也就是說，閥門壓降ΔP與入口壓力P1的比稱為壓差比。若以空氣作用試驗(yàn)流體，對于一個(gè)特定的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)產(chǎn)生阻塞流時(shí)，其壓差比是一個(gè)固定常數(shù)稱為臨界壓差比XT。11對別的可壓縮流體，只要把XT乘一個(gè)比熱系數(shù)FK即為產(chǎn)生阻塞流時(shí)的臨界條件。當(dāng)X≥FKXT時(shí)，為阻塞流情況當(dāng)X＜FKXT時(shí)，為非阻塞流情況㈡流量系數(shù)的計(jì)算在確定閥門口徑時(shí)，最主要的依據(jù)和工作程序就是計(jì)算流量系數(shù)。1.不可壓縮液體在安裝條件下，為了使流量系數(shù)計(jì)算公式能