閥門系數(shù)Cv值的確定和意義

1、第 1 頁 共 6 頁閥門系數(shù) Cv 值的確定和意義1.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

2、較高阻力降，它將導(dǎo)致空穴現(xiàn)象或閃蒸。如果 Cv 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)。2.Cv 的定義一個美國加侖 （3.8L） 的水在 60F （ 16）時流過閥門， 在一分鐘內(nèi)產(chǎn)生1.0psi （0.07bar）的壓力降。3.Cv 值的計算方法3.1 液體

3、3.11 基本液體確定尺寸公式1) 當(dāng)PPc=FL2(P1-Pv)：一般流動Cv=QPSg2) PPc：阻塞流動當(dāng) Pv0.5P1 時Pc=FL2(P1-Pv) 當(dāng) Pv0.5P1 時Pc= FL2P-(0.96-0.28PcP1)PvCv=QPcSg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， psia Pc-阻塞壓力降psia FL- 壓力恢復(fù)系數(shù)見表 1 第 2 頁 共 6 頁P1- 上游壓力psia Pv- 液體的蒸氣壓（入口溫度處）psia Pc- 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)

4、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”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707.0/4

5、8.8 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667.3/46.0 CO21070.2/73.8 氮492.4/33.9 CO 507.1/35.0 一氧化二氮1051.1/72.5 氯1117.2/77.0 氧732.0/50.5 道式熱載體A 547.0/37.7 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 11 639.4/44.1 汽油410.0/28.3 冷凍劑 12 598.2/41.2 氦3

6、2.9/2.3 冷凍劑 22 749.7/51.7 氫188.1/13.0 海水3200.0/220.7 HCI 1205.4/83.1 水3208.2/221.2 第 3 頁 共 6 頁3.12 參數(shù)來源1） 實際壓力降：定義為上游（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），psia 2） 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/min 4) 阻塞壓力降Pc:假定如果壓力降增加，則流量將按比例

7、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。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

8、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=1.167Kv P1 Pv P2 Pc Pvc雙閥座球閥圖 1 閥內(nèi)壓力恢復(fù)第 4 頁 共 6 頁3.2氣體基本氣體確定尺寸公式1）1PP0.5 FL2：一般流動Q=1360Cv2211PPGgTPCv=21211360PPPGgTQ2）1PP0.5 FL2：阻塞流動Q=1178Cv121GgTPFL1Cv=1121178PGgTQFL式中： Q- 氣體流， scfh Cv- 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

9、（R=F+460）P1- 上游壓力psia P2- 下游壓力psia FL- 壓力恢復(fù)系數(shù)見表 1 3.3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：1PP0.5FL2為一般流動，1PP0.5FL2為阻塞流動。第三步：根據(jù)流動狀態(tài)采用相應(yīng)Cv 值計算公式第 5 頁 共 6 頁4.計算實例題例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20F 上游壓力， P1 149.7psia 下游壓力， P2 6

10、4psia 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=QPcSg=8506.6665.0=83.9例2下列操作條件用英制單位給出: 氣體空氣溫度68F 氣體重度， Gg 1 上游溫度， P1 1314.7psia 下游溫度， P2 1000psia 流率， Q 2000000scfh 選用單座閥，流開型。

11、第一步：查表FL=0.9 第二步：1PP=121PPP=7.131410007 .1314=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=1360Cv2211PPGgTPCv=21211360PPPGgTQ=10007.1314210007 .131446068*113602000000=56 例3在例 2 基礎(chǔ)上，改P2=99.7psia 1PP=7.13147 .997.1314=0.920.5FL2=0.5*0.92=0.4 為阻塞流動。采用公式為：第 6 頁 共 6 頁Q=1178Cv121GgTPFL1Cv=FLPGgTQ1121178=9.0*7.1314)46068(*1*211782000000=46.6 5.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