閥門系數(shù)Cv值確定

1、 閥門系數(shù)Cv值的確定概述：通常測定閥門的方法是閥門系數(shù)（Cv）,它也被稱為流動系數(shù)。當(dāng)為特殊工況選擇閥門時，使用閥門系數(shù)確定閥門尺寸，該閥門可在工藝流體穩(wěn)定的控制下，能夠通過所需要的流量。閥門制造商通常公布各種類型閥門的Cv值，它是近似值，并能按照管線結(jié)構(gòu)或閥座制造而變動上調(diào)10。如一個閥門不能正確計算Cv，通常將削弱在兩個方面之一的閥門性能：如果Cv對所需要的工藝而言太小，則閥門本身或閥內(nèi)的閥芯尺寸不夠，會使工藝系統(tǒng)流量不夠。此外，因為閥門的節(jié)流會導(dǎo)致上游壓力增加，并在閥門導(dǎo)致上游泵或其他上游設(shè)備損壞之前產(chǎn)生高的背壓。尺寸不夠的Cv也會產(chǎn)生閥內(nèi)的較高阻力降，它將導(dǎo)致空穴現(xiàn)象或閃蒸。如果Cv

2、計算值比系統(tǒng)需要的過高，通常選用一個大的超過尺寸的閥門。顯然，一個大尺寸閥門的造價、尺寸及重量是主要的缺點。除此之外，如果閥門是節(jié)流操作，控制問題明顯會發(fā)生。通常閉合元件，如旋塞或閥盤，正位于閥座之外，它有可能產(chǎn)生高壓力降和較快流速而產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象及閃蒸，或閥芯零件的磨損。此外，如果閉合元件在閥座上閉合而操作器又不能夠控制在該位置，它將被吸入到閥座。這種現(xiàn)象被稱為溶缸閉鎖效應(yīng)。1. Cv的定義 一個美國加侖（3.8L）的水在60°F（16）時流過閥門，在一分鐘內(nèi)產(chǎn)生1.0psi（0.07bar）的壓力降。2. Cv值的計算方法3.1 液體3.11 基本液體確定尺寸公式1) 當(dāng)PPc=F

3、L2(P1-Pv)：一般流動 Cv=Q 2) PPc：阻塞流動當(dāng)Pv0.5P1時Pc=FL2(P1-Pv)當(dāng)Pv0.5P1時Pc= FL2)PvCv=Q式中 Cv-閥門流動系數(shù)； Q-流量，gal/min； Sg-流體比重（流動溫度時）；P-壓力降，psiaPc-阻塞壓力降 psiaFL-壓力恢復(fù)系數(shù) 見表1P1-上游壓力 psiaPv-液體的蒸氣壓（入口溫度處） psiaPc-液體臨界壓力 psia 見表2表1：典型FL系數(shù) 調(diào)節(jié)閥形式流向FL值單座調(diào)節(jié)閥柱塞形閥芯流開0.90流閉0.80“V”形閥芯任意流向0.90套筒形閥芯流開0.90流閉0.80雙座調(diào)節(jié)閥柱塞形閥芯任意流向0.85“V”

4、形閥芯任意流向0.90角型調(diào)節(jié)閥 柱塞形閥芯 流開0.80 流閉0.90 套筒形閥芯 流開0.85 流閉0.80文丘里形流閉0.50 球閥 “O”型任意流向0.55 “V”型任意流向0.57 蝶閥60°全開任意流向0.68 90°全開任意流向0.55 偏心旋轉(zhuǎn)閥流開0.85表2 常用工藝流體的臨界壓力Pc液體臨界壓力（psia/bar） 液體臨界壓力（psia/bar）氨氣1636.1/112.8異丁烷529.2/36.5氬707.0/48.8異丁烯529.2/36.5苯710.0/49.0煤油350.0/24.1丁烷551.2/38.0甲烷667.3/46.0CO2107

5、0.2/73.8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道式熱載體A547.0/37.7光氣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冷凍劑11639.4/44.1汽油410.0/28.3冷凍劑12598.2/41.2氦32.9/2.3冷凍劑22749.7/51.7氫188.1/13.0海水3200.0/220.7HCI1205.4/83.1水3208.2/221.23.12 參數(shù)來源1） 實際壓力降：定義為上游

6、（入口）與下游（出口）之間的壓力差。P=P1-P2式中 P-實際壓力降，psia P1-上游壓力（閥門入口處），psia P2-下游壓力（閥門出口處），psia2） 確定比重：流體比重Sg值應(yīng)該使用操作溫度和比重數(shù)據(jù)參考表確定。3） 流量Q：每分鐘流過閥門的流量數(shù)（加侖），單位：gal/min4) 阻塞壓力降Pc:假定如果壓力降增加，則流量將按比例增加。但是存在一個點，此處進(jìn)一步增加壓力降將不改變閥門流率，這就是通常所稱的阻塞流量。Pc用來表示發(fā)生阻塞流率的理論點。4）壓力恢復(fù)系數(shù)FL：調(diào)節(jié)閥節(jié)流處由P1直接下降到P2，見圖示中需線所示。但實際上，壓力變化曲線如圖中實線所示，存在差壓力恢復(fù)的情

7、況。不同結(jié)構(gòu)的閥，壓力恢復(fù)的情況不同。阻力越小的閥，恢復(fù)越厲害，越偏離原推導(dǎo)公式的壓力曲線，原公式計算的結(jié)果與實際誤差越大。因此，引入一個表示閥壓力恢復(fù)程度的系數(shù)FL來對原公式進(jìn)行修正。P1PvP2PcPvc雙閥座球閥圖1 閥內(nèi)壓力恢復(fù)3.13 Kv與Cv值的換算 國內(nèi)的流量系數(shù)是用Kv表示，其定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開，閥兩端壓差P為100KPa，流體重度r為1gf/cm3(即常溫)時，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，以m3/h或t/h計。 由于Kv與Cv定義不同，試驗所測得的數(shù)值不同，它們之間的換算關(guān)系： Cv=1.167Kv3.2 氣體基本氣體確定尺寸公式1）0.5 FL2：一般流動 Q=1360C

8、vCv=2）0.5 FL2：阻塞流動 Q=1178Cv Cv=FL式中：Q-氣體流，scfhCv-確定閥門尺寸系數(shù) Gg-比重或氣體與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的比值T1-絕對上游溫度（°R=°F+460）P1-上游壓力 psiaP2-下游壓力 psiaFL-壓力恢復(fù)系數(shù) 見表13.3 公式計算步驟第一步：根據(jù)已知條件查參數(shù)：FL、Pc第二步：決定流動狀態(tài)。液體：（1）判別Pv是大于還是小于0.5P1；（2）由（1）采用相應(yīng)的Pc公式：（3）PPc為一般流動：PPc為阻塞流動。氣體：0.5FL2為一般流動，0.5FL2為阻塞流動。第三步：根據(jù)流動狀態(tài)采用相應(yīng)Cv值計算公式 3. 計算實

9、例題例1 下列操作條件用英制單位給出：液體 氨臨界壓力 1638.2psia溫度 20°F上游壓力，P1 149.7psia下游壓力，P2 64psia流率，Q 850gal/min蒸氣壓力，Pv 45.6psia比重，Sg 0.65選用高壓閥門，流閉型第一步：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,為阻塞流動。第三步：采用阻塞流動公式 Cv=Q=850=83.9例2 下列操作條件用英制單位給出:氣體 空氣溫度 68°F 氣體重度，Gg 1上游

10、溫度，P1 1314.7psia下游溫度，P2 1000psia流率，Q 2000000scfh選用單座閥，流開型。第一步：查表FL=0.9第二步：=0.230.5FL2=0.5*0.92=0.4，為一般流動。第三步：采用一般流動Cv值計算公式Q=1360CvCv= = =56 例3 在例2基礎(chǔ)上，改P2=99.7psia=0.920.5FL2=0.5*0.92=0.4為阻塞流動。采用公式為：Q=1178Cv Cv= =46.64. 結(jié)語合理選擇閥門，必須正確選擇閥門尺寸，如果閥門尺寸太小，則通過閥門的最大流量會受到限制并且將影響系統(tǒng)的功能。如果閥門尺寸過大，用戶必須承受安裝較大閥門的附加費用。其他的主要缺點是整個流動控制是在行程的前一半完成，意味著位置的很小變化將產(chǎn)生大的流量變化。此外因為調(diào)節(jié)發(fā)生在行程的前半部，當(dāng)調(diào)節(jié)元件操作接近閥座時