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调节阀的计算选型


调节阀的计算选型
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。

1. 1.1

调节阀流量系数计算公式 流量系数 CV – 英制单位的流量系数,其定义为:温度 60°

F(15.6° C)的水,在 1 lb/in2 (14kPa)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° C 的水,在 105 Pa 压降下,每 小时流过调节阀的立方米数。 注:CV ≈ 1.16 KV

1.2 1.2.1

不可压缩流体(液体)KV值计算公式

一般液体的 KV 值计算
流动工况 判别式 计算公式 非阻塞流 ΔP < FL2(P1-FFPV)
?
P1 ? P2

阻塞流 ΔP ≥ FL2(P1-FFPV)
K V ? 10QL

KV ? 10QL

?
F ( P1 ? FF PV )
2 L

式中: P1 : P2 : QL : ρ : FL : FF PV PC 1.2.2 : : :

阀入口绝对压力 [kPa] 阀出口绝对压力 [kPa] 液体流量 [m3/h] 液体密度 [g/cm3] 压力恢复系数,与调节阀阀型有关,附后 流体临界压力比系数, FF ? 0.96 ? 0.28 PV PC 阀入口温度下,介质的饱和蒸汽压 [kPa, 绝对压力] 物质热力学临界压力 [kPa, 绝对压力 kPa]

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:
' KV ?

KV FR

式中: KV' : KV : FR

修正后的流量系数 不考虑粘度修正时计算的流量系数 粘度修正系数 (FR 值从 FR~Re[雷诺数]关系曲线图中确定)

计算雷诺数 Re 的公式如下:
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对于只有一个流路的调节阀,如单座阀、套筒阀、球阀等: 70700 QL Re ? FL KV 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: 49490 QL Re ? V FL KV 1.3 可压缩流体 - 气体的KV值计算 判别式 计算公式
KV ?

P2 > 0.5P1
QG G(T ? 273) ? Z 2 2 3.34 P 1 ?P 2
KV ?

P2 ≤ 0.5P1
QG G(T ? 273) ? Z 2.90P 1

式中: P1 : P2 : QG : G : T : Z :

阀入口绝对压力 [kPa] 阀出口绝对压力 [kPa] 气体流量 [Nm3/h] 气体比重 (空气=1) 气体温度 [° C] 高压气体(PN > 10MPa)的压缩系数
(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 1.4.1

可压缩流体 - 蒸汽的KV值计算

饱和蒸汽的 KV 值计算
判别式 计算公式
KV ?

P2 > 0.5P1
120 GS K 1 P ? P22
2 1

P2 ≤ 0.5P1
KV ? 140GS KP 1

式中: P1 : 阀入口绝对压力 [kPa] P2 : 阀出口绝对压力 [kPa] QS : 蒸汽流量 [kg/h] K : 蒸汽修正系数 (空气=1) 部分蒸汽的 K 值如下: 介质 K值 1.4.2 水蒸汽 19.4 氨蒸汽 25 氟里昂 11 甲烷、乙烯蒸汽 丙烷、丙烯蒸汽 丁烷、异丁烷蒸汽 68.5 37 41.5 43.5

过热蒸汽的 KV 值计算
判别式 计算公式 P2 > 0.5P1
K V ? 6.23GS 1 ? 0.0013 ?t P ?P
2 1 2 2

P2 ≤ 0.5P1
K V ? 7.25GS 1 ? 0.0013 ?t P1

式中: P1 : P2 :

阀入口绝对压力 [kPa] 阀出口绝对压力 [kPa]
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调节阀的计算选型

GS Δt 1.5

: :

过热蒸汽流量 [kg/h] 水蒸汽过热度 [° C]

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 液体与非凝性气体
KV ? 10 WL ? WG

计算公式

?e ( P 1?P 2)
WG ? WL FL

, 式中 ? ? e

WL ? WG WG WL ? 2 2 ? L ?G F Gf ( X , K )

液体与蒸汽,其中蒸汽占绝大部分

KV ? 10

, 式中 ? ? WG ? WL m WG WL P 1 ? m (1 ? FF ) ? ?G ? L

式中: P1 P2 WL WG ρe ρm ρL ρG f(X,K) FF FL 1.6

: : : : : : : : : : :

阀入口绝对压力 [kPa] 阀出口绝对压力 [kPa] 液体质量流量 [kg/h] 气体、蒸汽质量流量 [kg/h] 两相流有效密度 [kg/m3] 两相流密度(P1、T1 条件) [kg/m3] T1 为入口绝对温度, [° K] 液体密度 [kg/m3] 气体密度 [kg/m3] 压差比修正系数 液体临界压缩比系数 压力恢复系数,与调节阀阀型有关,附后

IEC推荐的调节阀FL、XT数值表 阀型 阀内件形式 柱塞形 单座阀 套筒形 双座阀 偏心旋转阀 套筒形 角形阀 柱塞形 蝶阀 球阀 90° 全开 60° 全开 标准 O 形 柱塞形 V形 流向 流开 流闭 流开 流闭 任意 任意 流开 流开 流闭 流开 流闭 任意 任意 任意 FL 0.90 0.80 0.90 0.80 0.85 0.90 0.85 0.85 0.80 0.90 0.80 0.55 0.68 0.55 XT 0.72 0.55 0.75 0.70 0.70 0.75 0.61 0.65 0.60 0.72 0.65 0.20 0.38 0.15

调节阀的计算选型

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2. 2.1

调节阀选型 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: 所选阀门的 KV 或CV ? m 计算的 KV 或CV ● 对于等百分比流量特性阀门,m = 1.97; ● 对于直线流量特性阀门,m = 1.63。 圆整后的流量系数应使调节阀最小和最大流量系数时的相对行程处于以下的范围: ● 直线流量特性:10% ~ 80% ● 等百分比流量特性:30% ~ 90% 或者 30% ~ 80%(最终按业主或设计院技术规格书要 求) 。

2.2

口径选择 当阀门 KV(或 CV)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 见下表 不可压缩流体(液体)的流速上限 阀门口径 ≤ DN50 DN65~DN150 ≥ DN200
注:

m/s 闪蒸条件 5 4 3

非闪蒸条件 10 8 6

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 100 m/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,调节阀是最大的噪声源,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。但以下两种场合除外: (a) 阀门远离人区; (b) 常闭阀。

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