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根据驱动方式分类,一般分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式调节阀等。根据结构可分为单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、角式调节阀、球阀、蝶阀等九大类。调节阀的计算选型是指在选用调节阀时,通过对流经阀门介质的参数进行计算,确定阀门的流通能力,选择正确的阀门型式、规格等参数,包括公称通径,阀座直径,公称压力等,正确的计算选型是确保调节阀使用效果的重要环节。
- 调节阀流量系数计算公式
1.1 流量系数符号:
Cv—英制单位的流量系数,其定义为:温度60°F(15.6℃)的水,在16/in2(7KPa)压降下,每分钟流过调节阀的美加仑数。
Kv—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。
注:Cv≈1.16 Kv
1.2 不可压缩流体(液体)Kv值计算公式
1.2.1 一般液体的Kv值计算
流动工况 |
非阻塞流
|
阻塞流
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判别式
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△P<FL2(P1-FFPv)
|
△P≥FL2(P1-FFPv)
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计算公式
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备注:
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式中:P1—阀入口{jd1}压力KPa 2—阀出口{jd1}压力KPa
QL—液体流量 m3/h ρ—液体密度g/cm3
FL—压力恢复系数,与调节阀阀型有关,附后
FF—流体临界压力比系数,
PV—阀入口温度下,介质的饱和蒸汽压({jd1}压力KPa)
PC—物质热力学临界压力({jd1}压力KPa)
注:如果需要,本公司可提供部分介质的PV值和PC值
1.2.2 高粘度液体Kv值计算
当液体粘度过高时,按一般液体公式计算出的Kv值误差过大,必须进行修正,修正后的流量系数为
式中:K′V —修正后的流量系数 KV —不考虑粘度修正时计算的流量系数
FR—粘度修正系数 (FR值从FR~Rev关系曲线图中确定)
计算雷诺数Rev公式如下:
对于只有一个流路的调节阀,如单座阀、套筒阀、球阀等:
对于有二个平行流路的调节阀,如双座阀,蝶阀,偏心旋转阀等:
1.3 可压缩流体—气体的KV值计算
判别式 |
P2>0.5P1
|
P2≤0.5P1
|
计算公式
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式中:P1—阀入口{jd1}压力KPa P2—阀出口{jd1}压力KPa
Qg—气体流量 Nm3/h G—气体比重(空气=1)
t—气体温度℃ Z—高压气体(PN>10MPa)的压缩系数
注:当介质工作压力≤10MPa时,Z=1;当介质工作压力>10MPa时,Z>1,具体值查有关资料。
1.4 可压缩流体—蒸汽的KV值计算
1.4.1 饱和蒸汽的KV值计算
判别式 |
P2>0.5P1
|
P2≤0.5P1
|
计算公式
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式中:P1—阀入口{jd1}压力KPa P2—阀出口{jd1}压力KPa
GS—蒸汽流量 kg/h K—蒸汽修正系数
部分蒸汽的K值如下:
1.4.2 过热蒸汽的KV值计算
判别式 |
P2>0.5P1
|
P2≤0.5P1
|
计算公式
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式中:P1、P2、GS、K含义及单位同前 △t—水蒸汽过热度℃
1.5 两相流流体的Kv值计算
两相流流体的Kv值计算公式如下:
适用介质 |
计算公式
|
适用介质
|
计算公式
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液体与
非凝性
气体
|
|
液体与蒸汽
其中蒸汽占
绝大部分
|
|
液体与蒸汽
其中蒸汽占绝大部分
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式中:
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式中:
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式中:P1、P2的含义及单位同前; Wg—气体、蒸汽质量流量,kg/h;
WL—液体质量流量,kg/h; ρe—两相流有效密度,kg/m3;
ρm—两相流密度(P1、T1条件),kg/m3; ρL—液体密度,kg/m3;
Fg—气体压力恢复系数; f(x,k)—压差比修正系数;
T1—入口{jd1}温度,K; FF—液体临界压缩比系数;
1.6 IEC推荐的调节阀FL、XT数值表:
阀型 |
阀内件形式
|
流向
|
FL
|
XT
|
阀型
|
阀内件形式
|
流向
|
FL
|
XT
|
单 座 阀
|
柱塞形
|
流开
|
0.90
|
0.72
|
角 形 阀
|
套筒形
|
流开
|
0.85
|
0.65
|
柱塞形
|
流闭
|
0.80
|
0.55
|
套筒形
|
流闭
|
0.80
|
0.60
|
套筒形
|
流开
|
0.90
|
0.75
|
柱塞形
|
流开
|
0.90
|
0.72
|
套筒形
|
流闭
|
0.80
|
0.70
|
柱塞形
|
流闭
|
0.80
|
0.65
|
双
座
阀
|
柱塞形
|
任意
|
0.85
|
0.70
|
蝶阀
|
90°全开
|
任意
|
0.55
|
0.20
|
V形
|
任意
|
0.90
|
0.75
|
60°全开
|
任意
|
0.68
|
0.38
|
偏心旋转阀
|
流开
|
0.85
|
0.61
|
球阀
|
标准O形
|
任意
|
0.55
|
0.15
|
2. 调节阀选型
2.1 流量系数选择
当流量系数Kv(Cv)计算出来后,就要对其作适当放大,使其符合所选阀型的Kv(Cv)值系列,并确定相应的调节阀口径(或阀座直径)。
对于S≥0.3的一般工况,采用以下流量系数放大倍数:
等百分比流量特性,m=1.97;
直线流量特性, m=1.63;
圆整后的流量系数应使调节阀最小和{zd0}流量系数时的相对行程处于下表的范围:
直线流量特性: 10%~80%
等百分比流量特性: 30%~90% 或者 30%~80%(最终按设计院技术规格书要求)
2.2 口径选择
当KV阀确定后,调节阀口径(公称通径)或阀座直径也就相应确定。
所选阀的口径除满足开度要求外,还应根据流体流速极限和接管直径进行验算,防止流速过高对阀门产生的冲击、振动和摩擦损耗。
2.2.1 流速
2.2.1.1 不可压缩流体(液体)的流速极限, m/s
注:套筒阀和抗气蚀调节阀的流速极限允许在上表数据的1.5倍之内。
2.2.1.2 可压缩流体(气体、蒸汽)
可压缩性流体的出口流速不应超过音速,且进口流速在100m/s之内。
2.2.2 接管直径
调节阀直径可以比接管直径小两个规格,如:
接管直径为DN250(10″)时,调节阀口径可以为DN150(6″)。
2.3 噪声预估
在自控系统中,调节阀是{zd0}的噪声源,因此,必须进行噪声预估。当噪声超过有关规定时(一般为85dB),应考虑低噪声结构,但是有两种场合除外:
a.阀门远离人区; b.常闭阀。
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