流量系數(shù)CV值的來歷與計算方法

1、調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)CV值的來歷與計算方法液流： 在此：Q = 液流量（每分鐘加侖數(shù)）P = 通過的壓降（psi）S = 介質(zhì)的具體重這個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，通過閥門產(chǎn)生1.0 psi壓降時的每分鐘流量。）（這時水的具體重力是1。） 1915 年美國的 FISHER GOVERNER 公司按設(shè)計條件積累了圖表，按圖表先定口徑。由于用這個方法調(diào)節(jié)閥的費(fèi)用減少了，電動調(diào)節(jié)閥的壽命延長了，因此當(dāng)時得到了好評。但是按選定的口徑比現(xiàn)在計算出來的還大些。后來按選定法對液體，氣體，蒸汽及各種形式的氣動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了進(jìn)一步的算法研究。 直到 1930 年美國的

2、FOXBORO 公司 ROLPHRJOKWELL 和 DR.E.MASON 對以下的V型 ( 等百分比 ) 球閥 , 最初使用CV值 , 并發(fā)表了CV 計算公式。 1944年美國的 MASON NELLAN REGULATOR 公司把 ROKWELL 和 MAXON 合并為 MASON NEILAN ，發(fā)表了 V 計算公式。 1945 年美國的 SONALD EKMAN 公司發(fā)表了和 MASON NELLAN 差不多的公式，但對流通面積和流量系數(shù)相對關(guān)系展開研究工作。 1962 年美國的 FI （ FLUID ONTROLS INSTITUTE ） 發(fā)表了 FCI 58-2 流量測定方法，并發(fā)

3、表了調(diào)節(jié)閥口徑計算。迄今還在使用的CV 計算式，但同 FCI 62-1 。 1960 年西德的 VDI/VDE 也發(fā)表了 KV 計算式，但同 FCI62-1 相同，僅僅是單位改為公制。 19661969 年日本機(jī)械學(xué)會關(guān)于調(diào)節(jié)閥基礎(chǔ)調(diào)查分會對定義瘩的口徑計算，規(guī)格書，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)于壓縮流體的計算”公式。 19771978 美國的 ANSI/ISA 標(biāo)準(zhǔn) ,S75.01 于 1979 年 5 月 15 日發(fā)表了 NO0046-79, 為工程服

4、務(wù)的報告。 調(diào)節(jié)并流通能力的計算，各儀表廠目前采用FCI推薦的C V 值計算公式如表 1 公式 壓力條件 計算式 P PP 1 /2 液體 同左 氣體 常溫 （ 060 C） 溫度修正 (60C) 蒸汽 飽和 過熱 表中各式對一般的使用場合可以滿足。但對于高壓差，高粘度接近飽和狀態(tài)的液體等場合，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 年日本個別公司已開始用下列系數(shù)進(jìn)行修正。 空化系數(shù)：當(dāng)液體通過調(diào)節(jié)閥時，在縮流部壓力低于閥入口溫度下的飽和蒸汽壓力 P V 時，一部分液體迅速氣化使通過調(diào)節(jié)閥的液體成為氣液兩相流的現(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

5、在液體中的氣泡破碎，在氣泡破碎時造成壓力升高，壓力有時高達(dá)數(shù)千 kgf/cm 2 ，在這種局部高壓的作用會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，當(dāng)閥進(jìn)口壓差 D R = R 1-P2 增加到一定數(shù)值后，通過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 來計算調(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，蝶閥，球閥等高壓力恢復(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

6、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 - 閥入口壓力； P 2 閥出口壓力； P V 飽和蒸氣壓力； DRCV 縮流部差壓； D R = R 1- R 2 KC 定義為： KC=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 KC 可求出使縮流部壓力低于 P V 時（即不產(chǎn)生空化）的最大允許閥壓降 D RCRI ，即 PCri= P 1 P 2 =KC(P 1 -P V )流量系數(shù)

7、Kv Cv調(diào)節(jié)閥同孔板一樣，是一個局部阻力元件。前者，由于節(jié)流面積可以由閥芯的移動來改變，因此是一個可變的節(jié)流元件；后者只不過孔徑不能改變而已?？墒?，我們把調(diào)節(jié)閥模擬成孔板節(jié)流形式，見圖21。對不可壓流體，代入伯努利方程為：（1） 解出 命 圖2-1 調(diào)節(jié)閥節(jié)流模擬再根據(jù)連續(xù)方程Q AV，與上面公式連解可得： （2）這就是調(diào)節(jié)閥的流量方程，推導(dǎo)中代號及單位為： 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 節(jié)流面積，cm； Q 流量，cmS； 阻力系數(shù)； r 重度，Kgfcm； g 加速度，g = 981cm/s ； 如果將上述Q、P1、P2 、

8、r采用工程單位，即：Q m/ h；P1 、P2 100KPa； rgf/cm。于是公式（2）變?yōu)椋?（3）再令流量Q的系數(shù) 為Kv，即：Kv 或（4）這就是流量系數(shù)Kv的來歷。從流量系數(shù)Kv的來歷及含義中，我們可以推論出：（1）Kv值有兩個表達(dá)式：Kv = 和 （2）用Kv公式可求閥的阻力系數(shù) = （5.04A/Kv）（5.04A/Kv）；（3） ，可見閥阻力越大Kv值越??；（4） ；所以，口徑越大Kv越大。 在前面不可壓流體的流量方程（3）中，令流量Q的系數(shù) 為Kv，故Kv 稱流量系數(shù)；另一方面，從公式（4）中知道：KvQ ，即Kv 的大小反映調(diào)節(jié)閥流量Q的大小。流量系數(shù)Kv國內(nèi)習(xí)慣稱為流通

9、能力，現(xiàn)新國際已改稱為流量系數(shù)。2.1 流量系數(shù)定義 對不可壓流體，Kv是Q、P的函數(shù)。不同P、r時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)一一個試驗條 件，在相同試驗條件下，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，閥兩端壓差P為100KPa，流 體重度r為lgf/cm (即常溫水)時，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)（因為此時 ），以m/h 或 th計。 例如：有一臺Kv 50的調(diào)節(jié)閥，則表示當(dāng)閥兩端壓差為100KPa時，每小時的水量是50m h。2.2 Kv與Cv值的換算 國外，流量系數(shù)常以Cv表示，其定義的條件與國內(nèi)不同。Cv的定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開，閥兩端壓差P為1磅英寸2，介質(zhì)為60F清水時每分鐘流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，以加侖分計。 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 1.167Kv （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問題： （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時，Kv才