流 体 控 制


 

 
 
 

流量系数的概念及计算


  调节阀同孔板一样,是一个局部阻力元件。前者,由于节流面积可以由阀芯的移动来改变,因此是一个可变的节流元件;后者只不过孔径不能改变而已。

  可是,我们把调节阀模拟成孔板节流形式,见图21。对不可压流体, 代入伯努利方程为:

 
解出 
 
再根据连续方程Q AV,与上面公式连解可得:

    V1 V2 —— 节流前后速度;
    V —— 
平均流速;
    P1 
P2 —— 节流前后压力,100KPa
    A —— 
节流面积,cm
    Q —— 
流量,cmS
   ξ—— 
阻力系数;
    r —— 
重度,Kgfcm
    g —— 
加速度,g = 981cm/s 
    
如果将上述QP1P2 r采用工程单位,即:Q ——m/ hP1 P2 —— 100KPa r——gf/cm。于是公式(2)变为:

   

再令流量Q的系数 Kv,即:Kv  
     
这就是流量系数Kv的来历。可见阀阻力越大Kv值越小;口径越大Kv越大。
 
可压流体的流量系数公式
    
可压流体由于考虑的角度不同,有不同的计算公式,主要采用的是压缩系数法和平均重度法两种。
    
压缩系数法是在不可压流体流量系数公式(4)基础上乘上一个压缩系数
ε 而来,即

   

  式中,ε——压缩系数,由试验确定为ε 10.46△PP1,在
       
饱和状态时, △PP1  0.5,此时流量不再随△P
       
增加而增加,即产生了阻塞流(阻塞流的定义为:
       
流体通过调节阀时,所达到的最大极限流量状态),

 
压力恢复系数 FL
    
P1在原公式的推导中,认为调节阀节流处由P1直接下降到P2,见图23中虚线所示。但实际上,压力变化曲线如图23中实线所示,存在差压力恢复的情况。不同结构的阀,压力恢复的情况不同。阻力越小的阀,恢复越厉害,越偏离原推导公式的压力曲线,原公式计算的结果与实际误差越大。因此,引入一个表示阀压力恢复程度的系数FL来对原公式进行修正。FL称为压力恢复系数(Pressure reecvery factor),其表达式为:
 
    (9)
式中, 、 表示产生闪蒸时的缩流处压差和阀前后压差。
 

2-3 阀内的压力恢复
键是FL的试验问题。用透明阀体试验,将会发现当节流处产生闪蒸,即在节流处产生气泡群时,Q就基本上不随着△P的增加而增加。这个试验说明:
产生闪蒸的临界压差就是产生阻塞流的临界压差,故FL又称临界流量系数(Critical flow factor),因此FL既可表示不同阀结构造成的压力恢复,
以修正不同阀结构造成的流量系数计算误差,又可用于对正常流动,阻塞流动的差别,即FL定义公式(9)中的压差△Pc就是该试验阀产生阻塞流动的临界压差。
这样,当△P△Pc时为正常流动,当△P≥△Pc时为阻塞流动。
 

调 节 阀 形 式

流向

FL






柱塞形阀芯

流开

0.90

流闭

0.80

“V”形阀芯

任意流向

0.90

套筒形阀芯

流开

0.90

流闭

0.80

双 座
调节阀

柱塞形阀芯

任意流向

0.85

“V”形阀芯

任意流向

0.90

角型调节阀

柱塞形阀芯

流开

0.80

流闭

0.90

套筒形阀芯

流开

0.85

流闭

0.80

文丘里形

流闭

0.50

球阀

“O”

任意流向

0.55

“V”

任意流向

0.57

蝶阀

60°全开

任意流向

0.68

90°全开

任意流向

0.55

偏心旋转阀

流开

0.85

 
 
流量特性曲线:

 

 

相对流量 \ 相对开度

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

直线流量特性

3.3

13.0

22.7

32.3

42.0

51.7

61.3

71.0

80.6

90.3

100

等百分比流量特性

3.3

4.67

6.58

9.26

13.0

18.3

25.6

36.2

50.8

71.2

100

快开流量特性

3.3

21.7

38.1

52.6

65.2

75.8

84.5

91.3

96.13

99.03

100

抛物线流量特性

3.3

7.3

12

18

26

35

45

57

70

84

100

 
 

 


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