流量系数:表征阀门的流通能力,分为Cv (多用于惯用英制单位的地区,如美国) 和 Kv (多用于惯用公制单位的地区,如中国)。Cv和Kv本身无量纲。
Cv定义:60℉的水在每psi的压降下,每分钟流过阀门的美制加仑数。
Kv定义:5~40℃的水在每bar的压降下,每小时流过阀门的立方米流量数。
Kv = 0.865Cv
市面上大多数调节阀厂家常以Cv值表征阀门的流通能力,下文均以Cv进行阐述。
Cv分为调节阀固有Cv和计算Cv。调节阀固有Cv是指在设计阶段,调节阀厂家在流体实验室对调节阀的不同开度进行测试而得到的Cv值,不同开度的Cv值通过光滑的曲线串联起来,即为调节阀的固有流量特性曲线(也称为Cv曲线)。调节阀全开时的Cv即为额定Cv。计算Cv是指通过工况参数计算出来的Cv,通过此Cv与调节阀固有Cv对比,从而选择合适的调节阀口径,确保在此工况下该调节阀具有一个良好合理的运行开度区间。
早在1915年(Cv值概念提出来之前),FISHER 就采用图表法来选定调节阀口径。在Cv值概念提出来之后,各大调节阀厂家都推出了各自Cv值计算方法。目前,绝大部分调节阀厂家均遵循 IEC 60534-2-1 的Cv计算公式:
不管是液体工况的Cv计算公式,还是气体工况的Cv计算公式,从公式表面上来看,若选定一台阀同时开度固定不变,即Cv值固定不变时,当P1不变,P2减小时,即△P增大,会导致流量q增大。那么,是否P1不变,P2减小时,流量q一定增大呢?其实不然,对于这种现象,引入了阻塞流的概念。
阻塞流是指当调节阀两端压差增大到一定程度时,通过阀的流量将达到极限,进一步增加压差,流量也不会再增加。
当P2减小至低于其饱和蒸气压时会发生气化现象,气化产生气泡会占据一定的空间。当P2减小至一定程度后,气泡多到足以阻塞液体流量的继续增加。
△Pmax也称为△Pchoked,是指发生阻塞流时的压差,其中:
当△P= P1 - P2<△Pmax时,未发生阻塞流,可直接用实际压降△P 带入公式计算Cv值;
当△P= P1 - P2≥△Pmax时,已发生阻塞流,须用△Pmax(△Pchoked) 代替实际压降△P 带入公式计算Cv值。
气体节流后的马赫数与压降比X相关。其他条件不变时,当压降比增大时,气体的马赫数将增大。当气体的马赫数增大至音速时便产生了阻塞流。与液体工况略有差异的是,当气体的马赫数达到音速而产生阻塞流时,流量q还会随着压降比X的增加而适当增加一部分后才不再继续增加。
当X≥FK*XT时,即产生阻塞流,其中:
X:压降比
XT:阀门的额定压降比系数
FK:气体的比热比系数
当X<FK*XT时,未发生阻塞流,可直接用实际压降比X带入公式计算Cv值;当X≥FK*XT时,已发生阻塞流,须用FK*XT代替实际压降比X带入公式计算Cv值。
注:在计算Cv值的过程中,存在一系列重复迭代的计算,手算极易出错。由于篇幅原因,本文未充分展开说明,仅讨论了阻塞流情况下如何带入正确的值去计算Cv值。若您对计算Cv值感兴趣或有疑惑,欢迎随时联系共同探讨。
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