资源描述
阀门系数Cv值的确定概述:通常测定阀门的方法是阀门系数(Cv),它也被称为流动系数。当为特殊工况选择阀门时,使用阀门系数确定阀门尺寸,该阀门可在工艺流体稳定的控制下,能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv值,它是近似值,并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10。如一个阀门不能正确计算Cv,通常将削弱在两个方面之一的阀门性能:如果Cv对所需要的工艺而言太小,则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够,会使工艺系统流量不够。此外,因为阀门的节流会导致上游压力增加,并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的Cv也会产生阀内的较高阻力降,它将导致空穴现象或闪蒸。如果Cv计算值比系统需要的过高,通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然,一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外,如果阀门是节流操作,控制问题明显会发生。通常闭合元件,如旋塞或阀盘,正位于阀座之外,它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸,或阀芯零件的磨损。此外,如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置,它将被吸入到阀座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。1. Cv的定义 一个美国加仑(3.8L)的水在60F(16)时流过阀门,在一分钟内产生1.0psi(0.07bar)的压力降。2. Cv值的计算方法3.1 液体3.11 基本液体确定尺寸公式1) 当PPc=FL2(P1-Pv):一般流动 Cv=Q 2) PPc:阻塞流动当Pv0.5P1时Pc=FL2(P1-Pv)当Pv0.5P1时Pc= FL2P-(0.96-0.28)PvCv=Q式中 Cv-阀门流动系数; Q-流量,gal/min; Sg-流体比重(流动温度时);P-压力降,psiaPc-阻塞压力降 psiaFL-压力恢复系数 见表1P1-上游压力 psiaPv-液体的蒸气压(入口温度处) psiaPc-液体临界压力 psia 见表2表1:典型FL系数 调节阀形式流向FL值单座调节阀柱塞形阀芯流开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”型任意流向0.55 “V”型任意流向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表2 常用工艺流体的临界压力Pc液体临界压力(psia/bar) 液体临界压力(psia/bar)氨气1636.1/112.8异丁烷529.2/36.5氩707.0/48.8异丁烯529.2/36.5苯710.0/49.0煤油350.0/24.1丁烷551.2/38.0甲烷667.3/46.0CO21070.2/73.8氮492.4/33.9CO507.1/35.0一氧化二氮1051.1/72.5氯1117.2/77.0氧732.0/50.5道式热载体A547.0/37.7光气823.2/56.8乙烷708.5/48.8丙烷615.9/42.5乙烯730.5/50.3丙烯670.3/46.2燃料油330.0/22.8冷冻剂11639.4/44.1汽油410.0/28.3冷冻剂12598.2/41.2氦32.9/2.3冷冻剂22749.7/51.7氢188.1/13.0海水3200.0/220.7HCI1205.4/83.1水3208.2/221.23.12 参数来源1) 实际压力降:定义为上游(入口)与下游(出口)之间的压力差。P=P1-P2式中 P-实际压力降,psia P1-上游压力(阀门入口处),psia P2-下游压力(阀门出口处),psia2) 确定比重:流体比重Sg值应该使用操作温度和比重数据参考表确定。3) 流量Q:每分钟流过阀门的流量数(加仑),单位:gal/min4) 阻塞压力降Pc:假定如果压力降增加,则流量将按比例增加。但是存在一个点,此处进一步增加压力降将不改变阀门流率,这就是通常所称的阻塞流量。Pc用来表示发生阻塞流率的理论点。4)压力恢复系数FL:调节阀节流处由P1直接下降到P2,见图示中需线所示。但实际上,压力变化曲线如图中实线所示,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。P1PvP2PcPvc双阀座球阀图1 阀内压力恢复3.13 Kv与Cv值的换算 国内的流量系数是用Kv表示,其定义为:当调节阀全开,阀两端压差P为100KPa,流体重度r为1gf/cm3(即常温)时,每小时流经调节阀的流量数,以m3/h或t/h计。 由于Kv与Cv定义不同,试验所测得的数值不同,它们之间的换算关系: Cv=1.167Kv3.2 气体基本气体确定尺寸公式1)0.5 FL2:一般流动 Q=1360CvCv=2)0.5 FL2:阻塞流动 Q=1178Cv Cv=FL式中:Q-气体流,scfhCv-确定阀门尺寸系数 Gg-比重或气体与标准状态下空气的比值T1-绝对上游温度(R=F+460)P1-上游压力 psiaP2-下游压力 psiaFL-压力恢复系数 见表13.3 公式计算步骤第一步:根据已知条件查参数:FL、Pc第二步:决定流动状态。液体:(1)判别Pv是大于还是小于0.5P1;(2)由(1)采用相应的Pc公式:(3)PPc为一般流动:PPc为阻塞流动。气体:0.5FL2为一般流动,0.5FL2为阻塞流动。第三步:根据流动状态采用相应Cv值计算公式 3. 计算实例题例1 下列操作条件用英制单位给出:液体 氨临界压力 1638.2psia温度 20F上游压力,P1 149.7psia下游压力,P2 64psia流率,Q 850gal/min蒸气压力,Pv 45.6psia比重,Sg 0.65选用高压阀门,流闭型第一步:查表得FL=0.8, Pc=1636psia第二步: 0.5P1=74.85Pv Pc=FL2(P1-Pv)=66.6 P=P1-P2=149.7-64=85.7 PPc,为阻塞流动。第三步:采用阻塞流动公式 Cv=Q=850=83.9例2 下列操作条件用英制单位给出:气体 空气温度 68F 气体重度,Gg 1上游温度,P1 1314.7psia下游温度,P2 1000psia流率,Q 2000000scfh选用单座阀,流开型。第一步:查表FL=0.9第二步:=0.230.5FL2=0.5*0.92=0.4,为一般流动。第三步:采用一般流动Cv值计算公式Q=1360CvCv= = =56 例3 在例2基础上,改P2=99.7psia=0.920.5FL2=0.5*0.92=0.4为阻塞流动。采用公式为:Q=1178Cv Cv= =46.64. 结语合理选择阀门,必须正确选择阀门尺寸,如果阀门尺寸太小,则通过阀门的最大流量会受到限制并且将影响系统的功能。如果阀门尺寸过大,用户必须承受安装较大阀门的附加费用。其他的主要缺点是整个流动控制是在行程的前一半完成,意味着位置的很小变化将产生大的流量变化。此外因为调节发生在行程的前半部,当调节元件操作接近阀座时流量控制是很困难的。当产生希望的流动特性和最大流量输出时,节流阀的理想状态是使用全范围行程。因此,我们必须正确计算阀门系数Cv值。 单纯的课本内容,并不能满足学生的需要,通过补充,达到内容的完善 教育之通病是教用脑的人不用手,不教用手的人用脑,所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟,结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。
展开阅读全文