在前面的文章中,我们了解了自力式调节阀的选型要点,知道自力式调节阀在自控系统中,既是可调的节流元件,又是承受一定温度、压力的容器。所以在选择时,既要考虑其适用性,又要保证安全可靠。本文接着来学习自力式调节阀的流量系数Kv值的具体计算。
调节阀的额定流量系数Kvs定义:在规定条件下,即阀的两端压差为100kPa,流体密度为1g/cm3时,额定行程时流经调节阀的流量是以立方米每小时或吨每小时计的流量数。
液体的Kv值计算
1)非阻塞流
判别式 (1)
流量系数计算公式
(2)
(3)
式中 FL—压力恢复系数;
FF— 液体临界压力比系数;
PV— 阀入口温度下,介质的饱和蒸汽压(绝对压力),kPa;
Pc— 热力学临界压力(绝对压力),kPa;
qv— 液体流量,m3/h;
ρ— 液体密度,g/cm3;
P1— 阀前压力(绝对压力),kPa;
P2— 阀后压力(绝对压力),kPa。
2)阻塞流
判别式 (4)
流量系数计算公式
(5)
由式(5)可以看出,在阻塞流情况下,Kv值的计算公式有变化,压差一项用FL2(P- FFpv)代替实际压差P1-P2。这样,比用实际压差计算出的Kv值要大,即由于阻塞流的作用,使阀的流通能力不能充分发挥,必须按更大的Kv值来选择阀的口径,才能满足流量的要求。
低雷诺数Re修正(高黏度液体Kv值计算)
液体黏度过高时,由于雷诺数下降,改变了流体的流动状态。在Re〈2300时,流体处于层流低速流动,这样按原公式计算出的Kv值就会导致较大的误差,实际流通能力达不到计算值,必须进行修正。当液体为高黏度时,调节阀流量系数Kv 的计算公式为
(6)
式中ψ—黏度修正系数,按Re查图1求得。
关于Re在流体力学中已有论述,主要与流体性质及流经的管路两方面因素有关。对于只有1个流路的自力式调节阀(如单座调节阀、套筒调节阀等),Re的计算公式为
(7)
对于只有2个平行流路的自力式调节阀(如双座调节阀),Re的计算公式为
(8)
式中K''v— 不考虑黏度修正时的流量系数;
v—流体运动粘度,10-6m2/s。
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