流量系數(shù)CV值的來(lái)歷與計(jì)算方法

1、調(diào)節(jié)閥流雖系數(shù) CV值的來(lái)歷與計(jì)算方法 液流: 在此：Q =液流量（每分鐘加侖數(shù)） P =通過(guò)的壓降（psi） S =介質(zhì)的具體重 這個(gè)方程式適用于湍流和粘性接近于水的液體。 （Cv是指介質(zhì)溫度為 60 o F的水，通過(guò)閥門產(chǎn)生 1.0 psi壓降時(shí)的每分鐘流量。）（這時(shí) 水的具體重力是 1。） 1915 年美國(guó)的 FISHER GOVERNED 司按設(shè)計(jì)條件積累了圖表，按圖表先定口徑。 由于用這個(gè)方法調(diào)節(jié)閥的費(fèi)用減少了， 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的壽命延長(zhǎng)了， 因此當(dāng)時(shí)得到了好評(píng)。 但 是按選定的口徑比現(xiàn)在計(jì)算出來(lái)的還大些。 后來(lái)按選定法對(duì)液體， 氣體，蒸汽及各種形式的 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了進(jìn)一步的算法研究。

2、 直到 1930 年美國(guó)的 FOXBORO司 ROLPHRJOKWEL卻 DR.E.MASON 對(duì)以下的 V 型（等百 分 比 ） 球 閥 ， 最 初 使 用 CV 值 ， 并 發(fā) 表 了 CV 計(jì) 算 公 式 。 1944 年 美 國(guó) 的 MASON NELLANREGULATO/司把 ROKWELL和 MAXON 合并為 MASON- NEILAN ,發(fā)表了 V 計(jì) 算公式。1945 年美國(guó)的 SONALD EKMAN司發(fā)表了和 MASON NELLAN 差不多的公式， 但對(duì)流通面積和流量系數(shù)相對(duì)關(guān)系展開(kāi)研究工作。 1962 年美國(guó)的 FI （ FLUID ONTROLS INSTITUT

3、E） 發(fā)表了 FCI 58-2 流量測(cè) 定方法，并發(fā)表了調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算。 迄今還在使用的 CV計(jì)算式，但同 FCI 62-1。1960 年 西德的VDI/VDE也發(fā)表了 KV 計(jì)算式，但同 FCI62-1 相同，僅僅是單位改為公制。 19661969 年日本機(jī)械學(xué)會(huì)關(guān)于調(diào)節(jié)閥基礎(chǔ)調(diào)查分會(huì)對(duì)定義瘩的口徑計(jì)算， 規(guī)格書(shū)，使用方 法進(jìn)行調(diào)查研究。但到現(xiàn)在還未結(jié)束。 1977 年美國(guó)的 ISA （ INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA）發(fā)表了標(biāo)準(zhǔn) S39 。 1 “關(guān)于壓縮流體的計(jì)算”公式。 19771978 美國(guó)的 ANSI/ISA 標(biāo)準(zhǔn),S75.01 于 1979 年 5 月

4、 15 日發(fā)表了 NO0046-79, 為工程服務(wù)的報(bào) 告。 調(diào)節(jié)并流通能力的計(jì)算，各儀表廠目前采用 FCI推薦的 C V 值計(jì)算公式如表 1 公式壓力條件計(jì)算式 P PA P 1 /2 液體同左 氣體常溫 （060 C ） 溫度修正 （60 C） 蒸汽飽和 過(guò)熱 表中各式對(duì)一般的使用場(chǎng)合可以滿足。 但對(duì)于高壓差，高粘度接近飽和狀態(tài)的液體等場(chǎng) 合，尤其是蝶閥，球閥等低壓力恢復(fù)系數(shù)的閥，誤差就很大了，必須進(jìn)行修正。 80 年日本 個(gè)別公司已開(kāi)始用下列系數(shù)進(jìn)行修正。 空化系數(shù)：當(dāng)液體通過(guò)調(diào)節(jié)閥時(shí)，在縮流部壓力低 于閥入口溫度下的飽和蒸汽壓力 PV 時(shí)，一部分液體迅速氣化使通過(guò)調(diào)節(jié)閥的液體成為氣 液

5、兩相流的現(xiàn)象學(xué)稱為閃蒸?？s流部后液體的壓力表逐漸恢復(fù)，混雜在液體中的氣泡破碎， 在氣泡破碎時(shí)造成壓力升高，壓力有時(shí)高達(dá)數(shù)千 kgf/cm 2 ,在這種局部高壓的作用會(huì)使閥 芯表面的金屬剝落而導(dǎo)致?lián)p壞，此種現(xiàn)象稱為空化。 在發(fā)生上述現(xiàn)象時(shí)，當(dāng)閥進(jìn)口壓差 D R = R 1-P2 增加到一定數(shù)值后，通過(guò)閥的流量將 不隨著壓差增加而增加產(chǎn)生阻塞流( CHOKOD FLOW，如圖 1 所示。此時(shí)表 1 中的公式 就不適用了，必須修正。即不能單純用 P=P1 -P2 來(lái)計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流通能力，而必須使流 體在閥縮流部的壓力不低于 PV。由于各種調(diào)節(jié)閥的壓力恢復(fù)系數(shù)是不一樣的，由圖 2 可 見(jiàn)，蝶閥，球閥等

6、高壓力恢復(fù)的調(diào)節(jié)瘩更易產(chǎn)生內(nèi)蒸和空化。 不同的調(diào)節(jié)閥形式具有不同的壓力恢復(fù)系數(shù)， 而壓力恢復(fù)系數(shù)直接影響產(chǎn)生閃蒸、 空化 的難易程度，因此引入空化系數(shù) KC。P 1 -一閥入口壓力；P 2 一閥出口壓力； P V 一 飽和蒸氣壓力； DRCV 縮流部差壓； D R = R 1- R 2 KC 定義為： KCW P/ P O =(P 1 P 2 )/(P 1 P V ) KC 數(shù)值是調(diào)節(jié)閥本身結(jié)構(gòu)決定的，反映了該閥壓力恢復(fù)的高低 ，由于 D R =KC - D R 0 即 P 1 P 2 =KC(P 1 -P V )通過(guò) KC 可求出使縮流部壓力低于 P V 時(shí)(即不產(chǎn)生空化) 的最大允許閥壓降

7、 D RCRI，即 PCri= P 1 P 2 =KC(P 1 -P V )流景系數(shù)Kv Cv 轉(zhuǎn)自 http:/ + http:/ 轉(zhuǎn)自 http:/ 調(diào)節(jié)閥同孔板一樣，是一個(gè)局部阻力元件。前者，由丁節(jié)流面積可以由閥芯的移 動(dòng)來(lái)改變，因此是一個(gè)可變的節(jié)流元件；后者只不過(guò)孔徑不能改變而已?？墒?， 我們把調(diào)節(jié)閥模擬成孔板節(jié)流形式，見(jiàn)圖 2-1。對(duì)不可壓流體，代入伯努利方 程為： 命昭咽成 圖 2-1 調(diào)節(jié)閥節(jié)流模擬 再根據(jù)連續(xù)方程AV,與上面公式連解可得: 這就是調(diào)節(jié)閥的流量方程，推導(dǎo)中代號(hào)及單位為： V1 、V2 節(jié)流前后速度； V 平均流速； P1 、P2 節(jié)流前后壓力，100KPa； A

8、節(jié)流面積，cM; Q 流量，流量，cmi / S; E阻力系數(shù)； r - 重度，Kgf / cmi ； g - 加速度，g = 981cm/s 2 ； 如果將上述 Q P1、P2、r采用工程單位，即：Q m/ h; P1、P2 100KPa； r - gf/cm j。于是公式（2）變?yōu)椋?(2) (3) 這就是流量系數(shù) Kv 的來(lái)歷。 從流量系數(shù) Kv 的來(lái)歷及含義中，我們可以推論出: (2) 用 Kv 公式可求閥的阻力系數(shù) E = (5.04A/Kv) X ( 5.04A/Kv ); （3）好立 1/7?，可見(jiàn)閥阻力越大 Kv 值越小; 為m二護(hù) （4） 4 ;所以，口徑越大 Kv 越大 在

9、前面不可壓流體的流量方程 （3）中，令流量Q的系數(shù)5.04壓 流量系數(shù)；另一方面，從公式（4）中知道：KvxQ，即 Kv的大小反映調(diào)節(jié)閥流量 的大小。流量系數(shù) Kv國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱為流通能力，現(xiàn)新國(guó)際已改稱為流量系數(shù)。 2.1流量系數(shù)定義 對(duì)不可壓流體，Kv是Q AP的函數(shù)。不同 P、r時(shí)Kv值不同。為反映不同調(diào)節(jié) 閥結(jié)構(gòu)，不同口徑流量系數(shù)的大小，需要跟調(diào)節(jié)閥統(tǒng)一一個(gè)試驗(yàn)條 件，在相同試驗(yàn)條 件下，Kv的大小就反映了該調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)的大小。于是調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) Kv的定義 為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，閥兩端壓差為100KP6流 體重度r為lgf/cm ；（即常溫水）時(shí), 每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)（因?yàn)榇藭r(shí) E

10、Qjr/AP“而=1 ），以m/h或t / h計(jì)。 例如：有一臺(tái)Kv = 50的調(diào)節(jié)閥，則表示當(dāng)閥兩端壓差為 100KPa時(shí)，每小時(shí)的水 量是50m /ho 2.2 Kv與Cv值的換算 國(guó)外，流量系數(shù)常以Cv表示，其定義的條件與國(guó)內(nèi)不同。 Cv的定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥 全開(kāi)，閥兩端壓差為1磅/英寸2,介質(zhì)為60 F清水時(shí)每分鐘流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量 數(shù)，以加侖/分計(jì)。 由于Kv與Cv定義不同，試驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)值不同，它們之間的換算關(guān)系 :Cv = 再令流量 Q 的系數(shù) 5 保壓 為 Kv,即：Kv = 5.04 洲 (4) （1） Kv值有兩個(gè)表達(dá)式: Kv = 為Kv,故Kv稱 Q 1.167Kv (5) 2.3推論 從定義中我們可以明確在應(yīng)用中需要注意的兩個(gè)問(wèn)題： (1 )流量系數(shù)Kv不完全表示為閥的流量， 唯一在當(dāng)介質(zhì)為常溫水， 壓差為100KPa