调节阀的选型计算
调节阀选型计算书

调节阀选型计算书(最新版)目录1.调节阀的概述2.调节阀的选型参数3.调节阀的计算方法4.调节阀的选型软件5.调节阀的应用领域6.结论正文一、调节阀的概述调节阀,又称控制阀,是工业自动化过程控制仪表的执行单元,是工业自动化控制的手和足。
它根据控制信号的要求而改变阀门开度的大小来调节流量,是一个局部阻力可以变化的节流元件。
调节阀是自动控制系统中常用的执行器,用来完成被控对象流量的调节。
二、调节阀的选型参数在选择调节阀时,需要考虑以下参数:1.阀前、阀后压力:这是调节阀选型的基本参数,关系到阀门的流量特性和调节精度。
2.介质:不同介质的物理性质和化学性质不同,需要选用不同材质的阀门。
3.温度:温度对阀门材料的选择和使用寿命有很大影响。
4.管道的口径:阀门的口径需要与管道的口径相匹配。
5.动力粘度:动力粘度是流体的一种性质,会影响阀门的流量特性。
6.密度:流体的密度会影响阀门的压力损失和流量特性。
三、调节阀的计算方法调节阀的计算方法主要包括以下两个方面:1.流量计算:根据流体的物理性质和阀门的开度,计算流经阀门的流量。
2.压力损失计算:根据阀门的流量特性和流体的物理性质,计算阀门的压力损失。
四、调节阀的选型软件许多调节阀生产企业都有自己的选型软件,将上述参数输入软件中,就可以进行调节阀的选型。
五、调节阀的应用领域调节阀广泛应用于冶金、电力、化工、石油、轻纺、造纸、建材等工业部门中。
六、结论正确地选择调节阀,是保证整个系统正常运行的关键。
在选型过程中,需要综合考虑各种因素,选择最适合的阀门。
调节阀的计算选型

调节阀的计算选型调节阀的计算选型是指在选用调节阀时,通过对流经阀门介质的参数进行计算,确定阀门的流通能力,选择正确的阀门型式、规格等参数,包括公称通径,阀座直径,公称压力等,正确的计算选型是确保调节阀使用效果的重要环节。
1.调节阀流量系数计算公式 1.1 流量系数符号:Cv —英制单位的流量系数,其定义为:温度60°F (15.6℃)的水,在16/in 2(7KPa)压降下,每分钟流过调节阀的美加仑数。
Kv —国际单位制(SI 制)的流量系数,其定义为:温度5~40℃的水,在105Pa 压降下,每小时流过调节阀的立方米数。
注:Cv ≈1.16 Kv1.2 不可压缩流体(液体)Kv 值计算公式式中:P 1—阀入口绝对压力KPa P 2—阀出口绝对压力KPaQ L —液体流量 m 3/h ρ—液体密度g/cm 3 F L —压力恢复系数,与调节阀阀型有关,附后 F F —流体临界压力比系数,C V FP P F /28.096.0-=P V —阀入口温度下,介质的饱和蒸汽压(绝对压力KPa ) P C —物质热力学临界压力(绝对压力KPa )注:如果需要,本公司可提供部分介质的P V 值和P C 值 1.2.2 高粘度液体Kv 值计算当液体粘度过高时,按一般液体公式计算出的Kv 值误差过大,必须进行修正,修正后的流量系数为R VF K V K ='式中:K ′V—修正后的流量系数 K V —不考虑粘度修正时计算的流量系数 F R —粘度修正系数 (FR 值从F R ~Rev 关系曲线图中确定)计算雷诺数Rev 公式如下:对于只有一个流路的调节阀,如单座阀、套筒阀、球阀等:VL L K F Q v 70700Re =对于有二个平行流路的调节阀,如双座阀,蝶阀,偏心旋转阀等:VL L K F VQ v 49490Re =式中:P 1—阀入口绝对压力KPa P 2—阀出口绝对压力KPaQg —气体流量 Nm 3/h G —气体比重(空气=1)t —气体温度℃ Z —高压气体(PN >10MPa )的压缩系数 注:当介质工作压力≤10MPa 时,Z=1;当介质工作压力>10MPa 时,Z >1,具体值查有关资料。
比例调节阀的计算选型

比例调节阀的计算选型比例调节阀的计算选型调节阀的流通能力C值,是调节阀的重要参数,它反映流体通过调节阀的能力,也就是调节阀的容量。
(1)调节阀流通能力C值定义为:调节阀全开时,阀前后压力差为0.1MPa,流体密度为1g/cm3时,每小时流经调节阀的体积流量(m3/h)。
为了正确选择调节阀的尺寸,必须准确计算调节阀的流通能力C 值。
在设计选用时,根据工艺提供的最大流量、阀前绝对压力、阀后绝对压力、流体密度及温度等,计算出流通能力C值,然后按C值选择合适的阀的口径。
(2)调节阀C值计算公式。
介质为液体时 C=10Q介质为饱和蒸汽时当P2>0.5P1时 C=6.19Gs当P2≤0.5P1时 C=7.22介质为过热蒸汽时当P2>0.5P1时 C=6.23Gs当P2≤0.5P1时 C=7.25Gs介质为气体时当P2>0.5P1时 C=当P2≤0.5P1时 C=式中Q——液体体积流量(m3/h)QN——标准状态下气体体积流量(m3/h标况)Gs——蒸汽流量(kg/h)P1——阀前绝对压力(kPa)P2——阀后绝对压力(kPa)ΔP——(P1-P2)阀前后压差(kPa)t——流体温度(℃)Δt——过热度(℃)ρ——流体密度(t/m3,g/cm3)选对比例调节阀对整个空调系统运行极为重要,阀门的开启度控制情况直接影响着空调的温湿度。
同时比例调节阀的安装应注意以下几点:(1)调节阀应装在水平的工艺管道上,即调节阀保持垂直。
(2)为便于检修,应靠近地面、楼板、平台等,如在架空管道距地面较高时,应设专用检修平台。
(3)在调节系统失灵或调节阀本身发生故障时,为避免造成停运和发生事故,影响正常生产,一般都应安装旁路管。
(4)当调节阀公称直径小于管道直径时,应加变径接头,而且变径接头不能太短。
调节阀流量系数计算公式与选择数据

1、流量系数计算公式表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等,它们运算单位不同,定义也有不同。
C-工程单位制(MKS制)的流量系数,在国内长期使用。
其定义为:温度5-40℃的水,在1kgf/cm2(0.1MPa)压降下,1小时内流过调节阀的立方米数。
Cv-英制单位的流量系数,其定义为:温度60℃F (15.6℃)的水,在1b/in2(7kpa)压降下,每分钟流过调节阀的美加仑数。
Kv-国际单位制(SI制)的流量系数,其定义为:温度5-40℃的水,在10Pa(0.1MPa)压降下,1小时流过调节阀的立方米数。
注:C、Cv、Kv之间的关系为Cv=1.17Kv,Kv=1.01C 国内调流量系数将由C系列变为Kv系列。
(1)Kv值计算公式(选自《调节阀口径计算指南》)①不可压缩流体(液体)(表1-1)Kv值计算公式与判不式(液体)低雷诺数修正:流经调节阀流体雷诺数Rev小于104时,其流量系数Kv需要用雷诺数修正系数修正,修正后的流量系数为:在求得雷诺数Rev值后可查曲线图得FR值。
计算调节阀雷诺数Rev公式如下:关于只有一个流路的调节阀,如单座阀、套筒阀,球阀等:关于有五个平行流路调节阀,如双座阀、蝶阀、偏心施转阀等文字符号讲明:P1--阀入口取压点测得的绝对压力,MPa;P2--阀出口取压点测得的绝对压力,MPa;△P--阀入口和出口间的压差,即(P1-P2),MPa;Pv--阀入口温度饱和蒸汽压(绝压),MPa;Pc--热力学临界压力(绝压),MPa;F F--液体临界压力比系数,F R--雷诺数系数,依照ReV值可计算出;F L--液体压力恢复系数QL--液体体积流量,m3/h P L--液体密度,Kg/cm3ν--运动粘度,10-5m2/s W L--液体质量流量,kg/h,②可压缩流体(气体、蒸汽)(表1-2)Kv值计算公式与判不式(气体、蒸气)表1-2文字符号讲明:X-压差与入口绝对压力之比(△P/P1);X T-压差比系数;K-比热比;Qg-体积流量,Nm3/hWg-质量流量,Kg/h; P1-密度(P1,T1条件),Kg/m3T1-入口绝对温度,K;M-分子量;Z-压缩系数;Fg-压力恢复系数(气体);f(X,K)-压差比修正函数; P1-阀入口取压点测得的绝对压力,MPa;PN-标准状态密度(273K,1.0.13×102kPa),Kg/Nm3;③两相流(表1-3)Kv值计算公式(两相流)表1-3。
调节阀选型计算书

调节阀选型计算书摘要:调节阀选型计算书I.调节阀概述A.调节阀的定义和作用B.调节阀的分类和选型II.调节阀选型计算的必要性A.调节阀选型的重要性B.调节阀选型的影响因素III.调节阀选型计算的方法A.调节阀的选型步骤B.调节阀的计算公式IV.调节阀选型计算的实例A.实例介绍B.计算过程C.结果分析V.调节阀选型计算的注意事项A.选型计算中的常见问题B.解决方法和建议正文:调节阀选型计算书I.调节阀概述调节阀是一种用于控制流体介质流量的阀门,是自动化仪表中的执行器之一。
调节阀的作用是接收来自控制系统信号,通过改变阀门的开度来调节介质的流量,从而实现对工艺过程的自动控制。
调节阀的选型主要根据使用场合、介质性质、流量特性、调节精度等因素进行。
调节阀主要分为气动调节阀、电动调节阀、手动调节阀等,每种类型又有多种结构形式。
选型时需要综合考虑各种因素,选择最适合使用要求的调节阀。
II.调节阀选型计算的必要性调节阀选型的重要性在于,选型是否合理直接影响到自动控制系统的运行效果和设备的安全性、经济性。
如果选型不当,可能导致系统失控、设备损坏、能源浪费等问题。
调节阀选型的影响因素包括使用场合、介质性质、流量特性、调节精度、阀门材质、工作压力等因素。
对这些因素进行详细分析和计算,可以保证选型的合理性和准确性。
III.调节阀选型计算的方法调节阀的选型步骤主要包括:1.根据使用场合和介质性质选择阀门类型。
2.根据流量特性和调节精度选择阀门结构形式。
3.根据工作压力、温度、安装方式等因素选择阀门材质和规格。
调节阀的计算公式主要包括:1.流量系数计算公式。
2.调节阀的Cv 值计算公式。
3.调节阀的Kv 值计算公式。
IV.调节阀选型计算的实例以某化工厂为例,需要选用一种气动调节阀来控制流量。
首先,根据使用场合和介质性质,选择气动调节阀。
然后,根据流量特性和调节精度,选择合适的阀门结构形式。
最后,根据工作压力、温度、安装方式等因素,选择合适的阀门材质和规格。
调节阀计算选型使用的资料完整

调节阀计算选型使用的资料完整调节阀是一种用来调节流体介质流量、压力和温度等参数的设备。
在工业生产和工程领域中,选择适合的调节阀是非常关键的。
以下是一些可以用来进行调节阀选型计算的资料完整的建议:1.流体参数首先需要了解和确定流体介质的性质和参数。
这包括流体的类型(液体或气体)、密度、粘度、温度、压力和流量等。
这些参数将直接影响到调节阀的选型。
可以从流体的物性手册、流体数据表或实验室测试获得这些参数。
2.工艺参数除了流体参数,还需要考虑工艺参数。
例如,需要确定调节阀的额定压力、额定流量和额定温度等。
这些参数通常是根据工艺需求和系统设计来确定的。
3.阀门类型根据应用需求和工艺参数,可以选择合适的调节阀类型。
常见的调节阀类型包括截止阀、节流阀、蝶阀、球阀和脱扁阀等。
不同类型的调节阀适用于不同的流体和工艺条件,因此需要根据具体情况进行选择。
4.阀门大小阀门大小是指调节阀的口径或通径。
它通常是根据工艺参数和流量计算得出的。
流量计算可以使用流体动力学原理和流体力学方程等方法,以确定阀门的口径大小。
5.阀门特性调节阀的特性是指阀门的流量与阀门开度之间的关系。
常见的阀门特性包括线性特性、等百分比特性和快开特性等。
选择适合的阀门特性对于实现精确的流量控制非常重要。
6.控制系统调节阀通常与控制系统配合使用,实现自动控制。
因此,在选型过程中还需要考虑控制系统的要求和特性。
例如,控制信号的类型(电气信号或气动信号)、控制方式(比例控制、位置控制或开关控制)等。
7.调节阀参数最后,需要考虑调节阀本身的特性和参数。
这些参数包括阀门的阀座直径、开度范围、最小控制精度、耐压能力、密封性能、材料和执行机构等。
这些参数将直接影响到调节阀的性能和可靠性。
总结起来,选择适合的调节阀需要充分了解和掌握流体参数、工艺参数、阀门类型、阀门大小、阀门特性、控制系统和调节阀参数等方面的知识。
只有综合考虑各种因素,才能选择到合适的调节阀,以确保系统正常运行和性能稳定。
(完整版)调节阀流量系数计算公式和选择数据

上海朗卓自控阀门有限企业内部文件调理阀流量系数计算公式和选择数据1.流量系数计算公式表示调理阀流量系数的符号有C、Cv、 Kv 等,它们运算单位不一样样样,定义也有不一样样样。
C-工程单位制( MKS制)的流量系数,在国内长久使用。
其定义为:温度 5-40 ℃的水,在1kgf/cm2(0.1MPa) 压降下, 1 小时内流过调理阀的立方米数。
Cv-英制单位的流量系数,其定义为:温度 60℃F( 15.6 ℃)的水,在 IIb/in(7kpa) 压降下,每分钟流过调理阀的美加仑数。
Kv- 国际单位制( SI 制)的流量系数,其定义为:温度 5-40 ℃的水,在 10Pa()压降下, 1 小时流过调理阀的立方米数。
注: C、Cv、Kv 之间的关系为,国内调流量系数将由 C系列变成 Kv 系列。
(1)Kv 值计算公式(选自《调理阀口径计算指南》)①不能够压缩流体(液体)(表 1-1 )Kv 值计算公式与鉴别式(液体)低雷诺数修正:流经调理阀流体雷诺数 Rev小于 104 时,其流量系数 Kv 需要用雷诺数修正系数修正,修正后的流量系数为:在求得雷诺数 Rev值后可查曲线图得FR值。
计算调理阀雷诺数Rev 公式以下:关于只有一个流路的调理阀,如单座阀、套筒阀,球阀等:关于有五个平行流路调理阀,如双座阀、蝶阀、偏爱施转阀等文字符号说明:P1-- 阀进口取压点测得的绝对压力,MPa;P2-- 阀出口取压点测得的绝对压力,MPa;△P-- 阀进口和出口间的压差,即( P1-P2),MPa;Pv-- 阀进口温度饱和蒸汽压(绝压), MPa;Pc-- 热力学临界压力(绝压), MPa;FF-- 液体临界压力比系数,FR-- 雷诺数系数,依据ReV值可计算出;QL-- 液体体积流量, m3/hν-- 运动粘度, 10-5m2/sFL-- 液体压力恢复系数PL-- 液体密度, Kg/cm3WL--液体质量流量, kg/h ,②可压缩流体(气体、蒸汽)(表 1-2 )Kv 值计算公式与鉴别式(气体、蒸气)表 1-2文字符号说明:X-压差与进口绝对压力之比(△P/P1);XT-压差比系数;K-比热比;Qg-体积流量, Nm3/hWg-质量流量, Kg/h ;P1-密度( P1,T1 条件),Kg/m3T1- 进口绝对温度, K;M-分子量;Z- 压缩系数;Fg- 压力恢复系数(气体);f( X,K)- 压差比修正函数;P1-阀进口取压点测得的绝对压力, MPa;PN-标准状态密度( 273K,1.0.13 ×102kPa),Kg/Nm3;③两相流(表1-3 )Kv 值计算公式(两相流)表1-3上海朗卓自控阀门有限企业内部文件文字符号说明:C1=Cg/Cv(C1 由制造厂供给);Cg-- 气体流理系数;Cv-- 液体流量系数;△P--压差,Psi;P1-- 阀入, Psia ;G-- 气体相对密度(空气 =1.0 );T-- 气体进口的绝对温度,°R(兰金氏度);d1-- 人口蒸汽的密度, Ib/ft3 Qscth-- 气体流量, scth (标准英尺寸3/ 小时);Qib/hr--蒸汽流量,Ib/hr 调理阀口径确实定原则(HG20507--97《自动化仪表选型规定》);。
气动调节阀选型及计算

气动调节阀选型及计算一、气动调节阀选型要考虑的因素1.工作条件:包括工作压力、温度、流量范围等。
根据工作条件选择耐压和耐温能力的阀门。
2.流体性质:包括流体介质、粘度、颗粒物含量等。
选择合适的材质和结构,以满足流体的要求。
3.阀门类型:包括截止阀、调节阀、蝶阀、球阀等。
根据需要选择适合的阀门类型。
4.尺寸:包括阀门的通径、连接方式等。
根据管道系统的尺寸,选择合适的阀门尺寸。
5.控制方式:包括手控、气动控制、电动控制等。
根据控制方式选择合适的气动调节阀。
二、气动调节阀计算方法1.流量计算:根据管道系统的需求,计算流体的流量。
流量的单位一般为标准立方米/小时(Nm3/h)或标准立方米/秒(Nm3/s)。
2.压力损失计算:根据流量和流体性质,计算气动调节阀的压力损失。
根据流量和压力损失曲线,选择合适的阀门型号。
3.动态特性计算:根据管道系统的要求,计算气动调节阀的开启时间、关闭时间、超调量等动态特性。
通过调节阀的参数和控制系统的调节,使阀门的动态特性满足要求。
4.使用寿命计算:根据气动调节阀的材料、结构和工作条件,计算阀门的使用寿命。
一般根据阀门的设计寿命和工作条件的要求,选择合适的气动调节阀。
总结:气动调节阀选型及计算是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。
通过对工作条件、流体性质、阀门类型和尺寸等因素的综合分析,可以选择合适的气动调节阀。
在计算过程中,需要考虑流量、压力损失、动态特性和使用寿命等因素。
根据计算结果,选择合适的阀门型号和参数,以满足管道系统的要求。
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二、调节阀的结构型式及其选择常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。
随着生产技术的发展,调节阀结构型式越来越多,以适应不同工艺流程,不同工艺介质的特殊要求。
按照调节阀结构型式的不同,逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀(笼型阀)、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀(凸轮绕曲阀)、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。
如何选择调节阀的结构型式?主要是根据工艺参数(温度、压力、流量),介质性质(粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况),以及调节系统的要求(可调比、噪音、泄漏量)综合考虑来确定。
一般情况下,应首选普通单、双座调节阀和套筒调节阀,因为此类阀结构简单,阀芯形状易于加工,比较经济。
如果此类阀不能满足工艺的综合要求,可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。
现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如:(1)单座调节阀(VP,JP):泄漏量小(额定K v值的0.01%)允许压差小,JP型阀并且有体积小、重量轻等特点,适用于一般流体,压差小、要求泄漏量小的场合。
(2)双座调节阀(VN):不平衡力小,允许压差大,流量系数大,泄漏量大(额定K值的0.1%),适用于要求流通能力大、压差大,对泄漏量要求不严格的场合。
(3)套简阀(VM.JM):稳定性好、允许压差大,容易更换、维修阀内部件,通用性强,更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性,适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。
(4)角形阀(VS):流路简单,便于自洁和清洗,受高速流体冲蚀较小,适用于高粘度,含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质;特别适用于直角连接的场合。
(5)偏心旋转阀(VZ):体积小,密封性好,泄漏量小,流通能力大,可调比宽R=100,允许压差大,适用于要求调节范围宽,流通能力大,稳定性好的场合。
(6)V型球阀(VV):流通能力大、可调比宽R=200~300,流量特性近似等百分比,v型口与阀座有剪切作用,适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。
(7)O型球阀(VO):结构紧凑,重量轻,流通能力大,密封性好,泄漏量近似零,调节范围宽R=100~200,流量特性为快开,适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质,要求严密切断的场合。
(8)隔膜调节阀(VT):流路简单,阻力小,采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能,流量特性近似为快开,适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。
(9)蝶阀(VW):结构简单,体积小、重量轻,易于制成大口径,流路畅通,有自洁作用,流量特性近似等百分比,适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。
三、调节阀的流量特性及其选择调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。
固有特性又称调节阀的结构特性,是由生产厂制造时决定的。
调节阀在管路中工作,管路系统阻力分配情况随流量变化,调节阀的前后差压也发生变化,这样就产生了调节阀的工作特性。
3.1 结构特性调节阀是通过行程的变化,改变阀芯与阀座间的节流面积,来达到控制流量的目的。
因此阀芯与阀座的节流面积跟着行程怎样变化,对调节阀的工作特性能有很大影响。
通常把调节阀的相对节流面积与阀门的相对开度之间的关系称为调节阀的结构特性。
所谓阀门的相对开度是指调节阀某一开度行程与全开行程之比(角行程与直行程道理相同),用l=L/L max来表示。
所谓阀门的相对节流面积是指调节阀某一开度下的节流面积与全开时的节流面积之比,用f=F/F max来表示。
调节阀结构特性的数学表达式为:f=Φ(l)(3-1)上式的函数关系取决于阀芯及相关阀门组件的形状和结构。
不同的结构就形成了几种典型的结构特性。
3.1.1 直线结构特性阀门的相对节流面积与相对开度成直线关系。
即:df/dl=c(3-2)式中:c为常数设边界条件为:当L=0时,F=F max;L=L max时,F=F max:解上述微分方程,并带入边界条件得出数学表达式为:(3-3)式中:R=F max/F min为调节阀节流面积的变化范围。
3.1.2 等百分比结构特性阀门的相对节面积随行程的变化率与此点的节流成正比关系。
即:df/dl=cf (3-4)解上述微分方程,并代入前述相同边界条件,得出数学式为:f=R(l-1)(3-5)式中:R=F max/F min3.1.3 快开结构特性阀门的节流面积随行程变化,很快达到最大(饱和),此阀适用于迅速开闭。
3.1.4 抛物线结构特性阀门的相对节流面积与相对开度成抛物线关系。
即:(3-6)解上述微分方程,并代入前述相同的边界条件,得出数学式为:(3-7)式中:R=F max/F min3.2 工作流量特性调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系相对流量用q=Q/Q max来表示。
调节阀的流量特性的数学表示式为:q=Φ(l)(3-8)一般说来,改变调节阀的节流面积,便可控制流量;但实际上由于各种因素的影响,如节流面积变化的同时,还发生阀前后压差的变化,而压差ΔPv的变化引起流量的变化。
为了分析问题方便,先假定阀前后压差是固定的。
3.2.1 理想流量特性在调节阀前后压差一定的情况下(ΔP v=常数)得到的流量特性,称为理想流量特性。
假设调节阀各开度下的流通能力与节流面积成线性关系,即:C i=Cf(3-9)式中:C:阀全开时的流通能力C i:阀在某一开度下的流通能力f:相对节流面积由流体力学得知,伯努利方程可以推导出调节阀流量方程为:(3-10)式中:F:调节阀节流面积ε:调节阀阻力系数,随开度变化g:重力加速度r:流体重度P1,P2:调节阀前、阀后压力调节阀的流量方程也可以简化写为:(3-11)当f=1时,Q=Q max则可得到:(3-12)考虑到△P为常数,将式(3-11)和(3-12)相比即得:q=f(3-13)综上可知,当阀门各开度下的流通能力C与节流面积F成线性关系时,即假定阀前后压差固定,ΔP为常数时,调节阀的理想流量特性与调节阀的结构特性完全相同,这样一来,调节阀的理想流量特性,也就有直线、等百分比、快开、抛物线等4种形式3.2.2 实际工作流量特性在调节阀前后压差变化的情况下,得到的流量特性,称为工作流量特性。
在实际的工艺装置中,调节阀安装在工艺管道系统中,由于除调节阀以外的管道、装置、设备等存在阻力,并且该阻力损失随通过管道的流量成平方关系变化。
因此,当系统两端压差ΔP一定时,调节阀上的压差ΔP v就会随着流量的增加而减小,如图1所示。
这个压差的变化也会引起通过调节阀的流量发生变化,因此这时调节阀的理想流量生就会产生畸变而成为工作特性。
管道系统的总压差△P s是管道系统(除调节阀外的阀门、设备和管道)的压差与调节阀前后压差之和,即:ΔP s=△P2+∑ΔP1(3-14)图1(b)中△P vm是最大流量时调节阀前后的压差,∑△P im是最大流量时管路系统的压差,令:(3-15)这就是工艺管道系统的阻损比S,也就是调节阀全开时,阀上的压降△Pv与管路系统各局部阻力件之和∑P im加阀上的压降△P v,两者之间的比根据式(3-11),则调节阀通过的流量即:(3-16)当调节阀开度达到100%时,即f=1时则有:(3-17)如果工艺管道系统的阻力损失全部由调节阀决定,即管道设备阻力等于零时(ΔP v=ΔP s),此时的系统阻损比S=1,则调节阀前后压差就是管道系统的总压降△P s。
此时调节阀工作特性就成为理想特性,此时的最大流量为:(3-18)如果将式(3-16)和(3-18)相比就可以得到Q作参此量的相对流量特性:(3-19)如果将式(3-16)和(3-17)相比就可以得到以Q100作参比量的相对流量特性:(3-20)进一步推导,考虑管道系统的节流面积恒定不变其相对面积总是1,则其管道流量表达式如下:(3-21)式中:Q:管道流量C g:管道流通能力∑ΔP i:管道阻力γ:流体密度式(3-16)和(3-21)流量相等,并根据式(3-14)则推导出(3-22)当调节阀全开时f=1,于是调节阀最大开度时的前后差压(实际是调节阀前后压差的最小值)为:则:(3-23)将式(3-23)和(3-22)联豆解方程组则有(3-24)将式(3-24)代入式(3.19)则得到(3- 25)将上式中代入相应的结构特性,就可以得出Q max作为参比值的工作特性如图2。
由于实际上S<1,因此工作特性中Q和Q100都将相对减小。
随着调节阀开度的增加,管道系统的流量也随之增加,则管道系统的压降∑ΔP i从最小(近似等于零)逐步增大到∑P im。
这样一来,随着调节阀开度的增加,调节阀前后压差ΔP v将由于∑ΔP i的增加而减少,参看图1。
因此实际上管道系统的最大流量Q100必然小于理想情况(S=1)时的最大流量Q max也就使得直线和等百分此两种调节阀的特性曲线都随S的减小而下垂,如图2。
将式(3-24)和△Pm=S•ΔPs代入式(3-20)则得到:(3- 26)将上式中代入相应的结构特性,就可以得出Q100作为参比值的工作特性,如图3。
对于一个流量调节阀的管道系统,阻损比S值(又称压降比)越大,则说明调节阀的压降占整个系统比重越大,调节阀控流能力越大;如果S=1.0,则△P v=△P s是不变的,则调节阀工作特性就是理想特性。
反之S值越小,则说明调节阀的压降占整个系统的比重越小;也就是调节阀的控制能力越差,也就是当流量增加时,调节阀前后压降逐步减少。
因此调节阀的节流面积虽然增大了但由于ΔP v减小,流量并没有按理想特性增大,而使流量增大速率变缓。
随着S值的减小,即管道阻力增加,则带来两个不利的后果:一是调节阀的流量特性发生越来越大的畸变;直线特性渐渐趋于快开特性,等百分比特性渐渐趋于直线特性,这样一来使小开度时放大系数增加、大开度时放大系数减小,造成小开度时控制不稳定和大开度时控制迟钝。
因此在实际使用中,通常要求S值不低于0.3~0.5。
二是调节阀的可调节阀的可调范围随之减小,实际可调比R''随S减小而减小:(3-27)式中:R:调节阀的固有可调比R‘:调节阀的实际可调比3.3 流量特性的选择直线结构特性调节阀的特性曲线的斜率在全行程是一个定值以相对行程l等于10%、50%、80%三点为例;当行程变化10%时,所引起节流面积变化总是10%,我们再看它的节流面积相对变化值分别为:由此可见,直线结构特性在变化相同行程情况下,阀门开度小时,节流面积相对变化值大;阀门开度大时,节流面积相对变化值小。
这个特点,往住使直线结构特性阀门在小开度情况下的灵敏度过高而导致控制性能变坏。
再看等百分比结构特性的调节阀,其特性曲线的斜率是随行程的增大而递增的。
以同样的相对行程等于10%、50%、80%三点为例,当(假设R=30)所引起的节流面积变化分别是1.91%、行程变化成10%,7.3%和20.4%;因此这种阀在接近关闭时工作得缓和平稳,而在接进全开启状态时工作的灵敏有效。