教您如何正確計算和選擇適用的調(diào)節(jié)閥
調(diào)節(jié)閥根據(jù)驅(qū)動方式分類,,一般分為氣動調(diào)節(jié)閥,、電動調(diào)節(jié)閥,、液動調(diào)節(jié)閥,、自力式調(diào)節(jié)閥等。根據(jù)結(jié)構可分為單座調(diào)節(jié)閥,、雙座調(diào)節(jié)閥、套筒調(diào)節(jié)閥,、角式調(diào)節(jié)閥,、球閥、蝶閥等九大類,。調(diào)節(jié)閥的計算選型是指在選用調(diào)節(jié)閥時,,通過對流經(jīng)閥門介質(zhì)的參數(shù)進行計算,確定閥門的流通能力,,選擇正確的閥門型式,、規(guī)格等參數(shù),包括公稱通徑,,閥座直徑,,公稱壓力等,正確的計算選型是確保調(diào)節(jié)閥使用效果的重要環(huán)節(jié),。
- 調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)計算公式
1.1 流量系數(shù)符號:
Cv—英制單位的流量系數(shù),,其定義為:溫度60°F(15.6℃)的水,在16/in2(7KPa)壓降下,,每分鐘流過調(diào)節(jié)閥的美加侖數(shù),。
Kv—單位制(SI制)的流量系數(shù),其定義為:溫度5~40℃的水,,在105Pa壓降下,,每小時流過調(diào)節(jié)閥的立方米數(shù)。
注:Cv≈1.16 Kv
1.2 不可壓縮流體(液體)Kv值計算公式
1.2.1 一般液體的Kv值計算
| 非阻塞流 | 阻塞流 |
判別式 | △P<FL2(P1-FFPv) | △P≥FL2(P1-FFPv) |
計算公式 | ||
備注: |
|
式中:P1—閥入口壓力KPa 2—閥出口壓力KPa
QL—液體流量 m3/h ρ—液體密度g/cm3
FL—壓力恢復系數(shù),,與調(diào)節(jié)閥閥型有關,,附后
FF—流體臨界壓力比系數(shù),
PV—閥入口溫度下,,介質(zhì)的飽和蒸汽壓(壓力KPa)
PC—物質(zhì)熱力學臨界壓力(壓力KPa)
注:如果需要,,本公司可提供部分介質(zhì)的PV值和PC值
1.2.2 高粘度液體Kv值計算
當液體粘度過高時,按一般液體公式計算出的Kv值誤差過大,,必須進行修正,,修正后的流量系數(shù)為
式中:K′V —修正后的流量系數(shù) KV —不考慮粘度修正時計算的流量系數(shù)
FR—粘度修正系數(shù) (FR值從FR~Rev關系曲線圖中確定)
計算雷諾數(shù)Rev公式如下:
對于只有一個流路的調(diào)節(jié)閥,如單座閥,、套筒閥,、球閥等:
對于有二個平行流路的調(diào)節(jié)閥,,如雙座閥,蝶閥,,偏心旋轉(zhuǎn)閥等:
1.3 可壓縮流體—氣體的KV值計算
| P2>0.5P1 | P2≤0.5P1 |
計算公式 |
式中:P1—閥入口壓力KPa P2—閥出口壓力KPa
Qg—氣體流量 Nm3/h G—氣體比重(空氣=1)
t—氣體溫度℃ Z—高壓氣體(PN>10MPa)的壓縮系數(shù)
注:當介質(zhì)工作壓力≤10MPa時,,Z=1;當介質(zhì)工作壓力>10MPa時,,Z>1,,具體值查有關資料。
1.4 可壓縮流體—蒸汽的KV值計算
1.4.1 飽和蒸汽的KV值計算
| P2>0.5P1 | P2≤0.5P1 |
計算公式 |
式中:P1—閥入口壓力KPa P2—閥出口壓力KPa
GS—蒸汽流量 kg/h K—蒸汽修正系數(shù)
部分蒸汽的K值如下:
| 水蒸汽 | 氨蒸汽 | 氟里昂11 | 甲烷,、乙 | 丙烷,、丙 | 丁烷、異 |
K值 | 19.4 | 25 | 68.5 | 37 | 41.5 | 43.5 |
1.4.2 過熱蒸汽的KV值計算
| P2>0.5P1 | P2≤0.5P1 |
計算公式 |
式中:P1,、P2,、GS、K含義及單位同前 △t—水蒸汽過熱度℃
1.5 兩相流流體的Kv值計算
兩相流流體的Kv值計算公式如下:
| 計算公式 | 適用介質(zhì) | 計算公式 |
液體與 | 液體與蒸汽 | ||
液體與蒸汽 | 式中: | 式中: |
式中:P1,、P2的含義及單位同前,; Wg—氣體、蒸汽質(zhì)量流量,,kg/h,;
WL—液體質(zhì)量流量,kg/h,; ρe—兩相流有效密度,,kg/m3;
ρm—兩相流密度(P1,、T1條件),,kg/m3; ρL—液體密度,,kg/m3,;
Fg—氣體壓力恢復系數(shù); f(x,k)—壓差比修正系數(shù),;
T1—入口溫度,,K; FF—液體臨界壓縮比系數(shù),;
1.6 IEC推薦的調(diào)節(jié)閥FL,、XT數(shù)值表:
| 閥內(nèi)件形式 | 流向 | FL | XT | 閥型 | 閥內(nèi)件形式 | 流向 | FL | XT |
單 座 閥 | 柱塞形 | 流開 | 0.90 | 0.72 | 角 形 閥 | 套筒形 | 流開 | 0.85 | 0.65 |
柱塞形 | 流閉 | 0.80 | 0.55 | 套筒形 | 流閉 | 0.80 | 0.60 | ||
套筒形 | 流開 | 0.90 | 0.75 | 柱塞形 | 流開 | 0.90 | 0.72 | ||
套筒形 | 流閉 | 0.80 | 0.70 | 柱塞形 | 流閉 | 0.80 | 0.65 | ||
雙 | 柱塞形 | 任意 | 0.85 | 0.70 | 蝶閥 | 90°全開 | 任意 | 0.55 | 0.20 |
V形 | 任意 | 0.90 | 0.75 | 60°全開 | 任意 | 0.68 | 0.38 | ||
偏心旋轉(zhuǎn)閥 | 流開 | 0.85 | 0.61 | 球閥 | 標準O形 | 任意 | 0.55 | 0.15 |
2. 調(diào)節(jié)閥選型
2.1 流量系數(shù)選擇
當流量系數(shù)Kv(Cv)計算出來后,就要對其作適當放大,,使其符合所選閥型的Kv(Cv)值系列,,并確定相應的調(diào)節(jié)閥口徑(或閥座直徑)。
對于S≥0.3的一般工況,采用以下流量系數(shù)放大倍數(shù):等百分比流量特性,,m=1.97;
直線流量特性,, m=1.63;
圓整后的流量系數(shù)應使調(diào)節(jié)閥zui小和zui大流量系數(shù)時的相對行程處于下表的范圍:
直線流量特性: 10%~80%
等百分比流量特性: 30%~90% 或者 30%~80%(zui終按設計院技術規(guī)格書要求)
2.2 口徑選擇
當KV閥確定后,調(diào)節(jié)閥口徑(公稱通徑)或閥座直徑也就相應確定,。
所選閥的口徑除滿足開度要求外,,還應根據(jù)流體流速極限和接管直徑進行驗算,防止流速過高對閥門產(chǎn)生的沖擊,、振動和摩擦損耗,。
2.2.1 流速
2.2.1.1 不可壓縮流體(液體)的流速極限, m/s
| 非閃蒸條件 | 閃蒸條件 |
≤DN50 | 10 | 5 |
DN65~DN150 | 8 | 4 |
≥DN200 | 6 | 3 |
注:套筒閥和抗氣蝕調(diào)節(jié)閥的流速極限允許在上表數(shù)據(jù)的1.5倍之內(nèi),。
2.2.1.2 可壓縮流體(氣體,、蒸汽)
可壓縮性流體的出口流速不應超過音速,且進口流速在100m/s之內(nèi),。
2.2.2 接管直徑
調(diào)節(jié)閥直徑可以比接管直徑小兩個規(guī)格,如:
接管直徑為DN250(10″)時,,調(diào)節(jié)閥口徑可以為DN150(6″),。
2.3 噪聲預估
在自控系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)閥是zui大的噪聲源,,因此,,必須進行噪聲預估。當噪聲超過有關規(guī)定時(一般為85dB),應考慮低噪聲結(jié)構,,但是有兩種場合除外:
a.閥門遠離居民區(qū),; b.常閉閥。