上海大成仪表厂1控制阀的口径计算一、引言控制阀（调节阀）在工业生产过程自控系统中的作用犹如“手足”，其重要性是不言而喻的。如何使用户获得满意的产品，除了制造上的精工细作外，还取决于正确的口径计算，产品选型，材料选用等，而其前提是要准确掌握介质、流量、压力、温度、比重等工艺参数和技术要求。这是供需双方务必充分注意的。本手册编制参考了国内外有关专业文献，也结合了我厂长期来产品选型计算中的实际经验。二、术语定义1、调节阀的流量系数流量系数Kv值的定义：当调节阀全开，阀两端压差为1×102Kpa（1.03巴）时，流体比重为1g/cm3的5℃～40℃水，每小时流过调节阀的立方米数或吨数。Kv是无量纲，仅采用m3/h或T/h的数值。Cv值则是当阀全开，阀前后压差1PSi，室温水每分钟流过阀门的美加仑数。Cv=1.167Kv。确定调节阀口径的依据是流量系数Kv值或Cv值。所以正确计算Kv（Cv）值就关系到能否保证调节品质和工程的经济性。若口径选得过大，不仅不经济，而且调节阀经常工作在小开度，会影响控制质量，易引起振荡和噪音，密封面易冲蚀，缩短阀的使用寿命。若口径选得过小，会使调节阀工作开度过大，超负荷运行，甚至不能满足最大流量要求，调节特性差，容易出现事故。所以口径的选择必须合理，其要求是保证最大流量Qmax时阀的最大开度Kmax≤90%，实际工作开度在40—80%为宜，最小流量Qmin时的开度Kmin≥10%。如兼顾生产发展，Kmax可选在70—80%，但必须满足Kmin≮10%。对高压阀、双座阀、蝶阀等小开度冲刷厉害或稳定性差的阀则应大于20%~30%。2、压差压差是介质流动的必要条件，调节阀的压差为介质流经阀时的前后压力之差，即ΔP=P1-P2。在亚临界流状态下，压差的大小直接影响流量的大小。调节阀全开压差是有控制的，其与整个系统压降之比（称S）是评定调节阀调节性能好坏的依据，如果流量波动较大时，S值应大些；波动小，也应小些。S值小可节能，但太小，工作流量特性畸变厉害，降低调节品质；S值大，虽能提高调节品质，但能耗太大，所以S最好限制在0.15~0.3。3、流量根据生产能力，设备负荷和介质状况由工艺设计、确定最大流量Qmax、正常流量（工艺流程最大流量）Qnor和最小流量Qmin。为确保安全，避免调节阀在全开位置上运行。应使Qmax=1.25~1.6Qnor。4、闪蒸、临界压差液体流经调节阀时，由于节流处流速增大，压力降低，当压力降至饱和蒸汽压时，部分液体就会气化并以汽泡的形式存在，若在下游压力等于或低于入口温度的饱和蒸汽压时，汽泡未破裂，而夹在液体中成二相流流出调节阀，此过程称为“闪蒸”。闪蒸一般不会破坏节流元件，但会产生阻塞流，使调节阀流量减小，此时流量Q基本上不随压差△P的增加而增加。阻塞流动会产生噪音和振动。产生阻塞流的上海大成仪表厂2压差称为临界压差△PC。5、空化、压力恢复系数液体流经调节阀时，缩流断面流速加快，压力下降，当压力降到低于入口温度饱和蒸汽压（Pv），造成部分液体转变成蒸汽，出现汽泡，随后由于流速下降压力恢复使汽泡破裂。从汽泡形成到破裂的全过程称为空化，汽泡破裂，会释放巨大空化能，对节流元件产生破坏，并伴有噪声和振动，即谓气蚀，这是高压差场合调节阀选型必须考虑的。△Pc=FL2[P1-（0.96-0.28√Pv/Pc.Pv）]式中：FL—压力恢复系数，又称临界流量系数Cf（Criticalflowfactor），表征不同结构阀造成的压力恢复，以修正流量系数计算误差，并参与判别流动状态。FL=√△Pc/△Pvc=√△Pc/（P1-Pv），各种阀的FL見表一。Pv—液体入口温度下的饱和蒸汽压（ata，100kPa）（见“物理化学手册”-上海科技出版社1985.12）。Pc—热力学临界压力，kgf/cm2（ata），（见附表四、五），（水Pc=25.565）P1—阀上游压力（ata），100kPa△Pvc—产生闪蒸时缩流处压差，△Pvc=P1-Pv，（ata，100kPa）△Pc—产生闪蒸时阀前后压差，也称临界压差，（ata，100kPa）上海大成仪表厂3三、调节阀流量系数的计算1、液体1）公制公式流动状态亚临界流△P＜FL2（P1-Pv）临界流△P≥△Pc体积流量Kv=QG√△PKv=Q√GFL△Pc重量流量WKv=√△P.GWKv=FL√G.△PC式中：Q—体积流量Nm3/hW—重量流量T/h△P—实际压降，△P=进口压力P1一出...
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