阀门系数Cv值的确定和意义

阀门系数Cv 值的确定和意义 1. 概述：通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv ）,当为特殊工况选择阀门时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。

阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv 值，它是近似值，并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10％。

如一个阀门不能正确计算Cv ，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果Cv 对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够，会使工艺系统流量不够。

此外，因为阀门的节流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。

尺寸不够的Cv 也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。

如果Cv 计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。

显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。

除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。

通常闭合元件，如旋塞或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。

此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置，它将被吸入到阀座。

这种现象被称为溶缸闭锁效应。

2. Cv 的定义一个美国加仑（3.8L ）的水在60°F （16℃）时流过阀门，在一分钟内产生（）的压力降。

3. Cv 值的计算方法 液体基本液体确定尺寸公式1) 当∆P ＜∆Pc=F L 2(P1-Pv)：一般流动Cv=Q PSg ∆2) ∆P ≥∆Pc ：阻塞流动当Pv ＜时∆Pc=F L2(P1-Pv) 当≥时∆Pc= FL2［P-Pc P 1PcSg ∆式中 Cv----阀门流动系数；Q------流量，gal/min ；Sg-----流体比重（流动温度时）；流体比重就是流体单位体积的重量，与流体密度成正比，液体比重用γ表示，γ=ρG∆P----压力降，psia∆Pc---阻塞压力降 psiaF L -------压力恢复系数 见表1 P1-------上游压力 psiaPv--------液体的蒸气压（入口温度处） psia Pc--------液体临界压力 psia 见表2表1：典型F L 系数P1------上游压力（阀门入口处），psia P2------下游压力（阀门出口处），psia2） 确定比重：流体比重Sg 值应该使用操作温度和比重数据参考表确定。

3） 流量Q ：每分钟流过阀门的流量数（加仑），单位：gal/min4) 阻塞压力降∆Pc:假定如果压力降增加，则流量将按比例增加。

但是存在一个点，此处进一步增加压力降将不改变阀门流率，这就是通常所称的阻塞流量。

∆Pc 用来表示发生阻塞流率的理论点。

4）压力恢复系数F L ：调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图示中需线所示。

但实际上，压力变化曲线如图中实线所示，存在差压力恢复的情况。

不同结构的阀，压力恢复的情况不同。

阻力越小的阀，恢复越厉害，越偏离原推导公式的压力曲线，原公式计算的结果与实际误差越大。

因此，引入一个表示阀压力恢复程度的系数F L 来对原公式进行修正。

Kv 与Cv 值的换算国内的流量系数是用Kv 表示，其定义为：当调节阀全开，阀两端压差∆P 为100KPa ，流体重度r 为1gf/cm 3(即常温)时，每小时流经调节阀的流量数，以m 3/h 或t/h 计。

由于Kv 与Cv 定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系： Cv=3.2 气体基本气体确定尺寸公式 1）1P P∆＜ F L 2：一般流动Q=1360Cv2211P P GgT P +•∆Cv=21211360P P P GgT Q+•∆2）1P P∆≥ F L2：阻塞流动Q=1178Cv121GgT P • FL 1Cv=•1121178P GgT QF L式中：Q--------气体流，scfhCv-------确定阀门尺寸系数Gg-------比重或气体与标准状态下空气的比值T1-------绝对上游温度（°R=°F+460） P1-------上游压力 psia P2-------下游压力 psia F L --------压力恢复系数 见表13.3 公式计算步骤第一步：根据已知条件查参数：F L 、Pc 第二步：决定流动状态。

液体：（1）判别Pv 是大于还是小于； （2）由（1）采用相应的∆Pc 公式： （3）∆P ＜∆Pc 为一般流动：∆P ≥∆Pc 为阻塞流动。

气体：1P P ∆＜为一般流动，1P P∆≥为阻塞流动。

第三步：根据流动状态采用相应Cv 值计算公式 计算实例题例1 下列操作条件用英制单位给出：液体 氨 临界压力 温度 20°F 上游压力，P1 下游压力，P2 64psia 流率，Q 850gal/min 蒸气压力，Pv 比重，Sg选用高压阀门，流闭型第一步：查表得F L =, Pc=1636psia 第二步： =＞Pv∴∆Pc=F L 2(P1-Pv)=∆P=P1-P2==∆P ＞∆Pc,为阻塞流动。

第三步：采用阻塞流动公式Cv=QPcSg ∆=8506.6665.0=例2 下列操作条件用英制单位给出:气体 空气 温度 68°F 气体重度，Gg 1上游温度，P1下游温度，P2 1000psia 流率，Q 2000000scfh 选用单座阀，流开型。

第一步：查表F L = 第二步：1P P ∆=121P P P -=7.131410007.1314-=＜=*=，为一般流动。

第三步：采用一般流动Cv 值计算公式 Q=1360Cv2211P P GgT P +•∆Cv=21211360P P P GgT Q +•∆ =()10007.1314210007.131446068*113602000000+•-+• =56例3 在例2基础上，改P2=1P P ∆=7.13147.997.1314-=≥∴为阻塞流动。

采用公式为： Q=1178Cv121GgT P • FL 1Cv=FL P GgT Q1121178•=9.0*7.1314)46068(*1*211782000000+•=4. 结语合理选择阀门，必须正确选择阀门尺寸，如果阀门尺寸太小，则通过阀门的最大流量会受到限制并且将影响系统的功能。

如果阀门尺寸过大，用户必须承受安装较大阀门的附加费用。

其他的主要缺点是整个流动控制是在行程的前一半完成，意味着位置的很小变化将产生大的流量变化。

此外因为调节发生在行程的前半部，当调节元件操作接近阀座时流量控制是很困难的。

当产生希望的流动特性和最大流量输出时，节流阀的理想状态是使用全范围行程。

因此，我们必须正确计算阀门系数Cv 值。

参考文献：[]1［美］Philip 着孙家孔译《阀门手册》第二版北京：中国石化出版社出版发行 2006[]2明赐东着《调节阀计算选型使用》成都：成都科技大学出版社发行 1999确定阀门尺寸的重要性说明一般地，确定阀门尺寸是以标准流体流动热动力定律为基准的。

应用这个定律收到阀门功能及类型和工况的严峻情况影响。

简单的开-关隔断阀预料通过100%物流而无明显的压力降。

因为它们除了关闭阀门之外不控制流量。

另一方面，节流操作预料会在打开的某一位置处产生一定的物流量并产生一定的压力降。

因此确定阀门尺寸的问题几乎永远指向节流阀。

对于手工操作的开-关隔断阀，希望能经常通过全部物流。

如果阀门内部流动通道或闭合元件的尺寸小于上游管线，物流将自此点以后受到节流。

这些导致阀门产生压力降或通过较少的流量，而失去开-关阀门的主要目的。

如果开-关隔断阀尺寸大于上游管线，则安装费用较贵（因为增加费用）。

较大的阀门本身也增加费用。

另一方面，对于节流阀，它的意图是产生压力降和降低流量，因此它可以有一个直径明显小于上游舱口的阀座。

在选定阀门之后确定通过该财产阀门的流量是门科学。

如果节流阀尺寸太小，则通过阀门的最大流量会受到限制并且将影响系统的功能。

如果节流阀尺寸过大，用户必须安装较大阀门的附加费用。

其他的主要缺点是整个流动控制实在行程在前一半完成，意味着位置的很小变化将产生大的流量变化。

此外因为调节发生在形成的前半部，当调节元件操作接近阀座时流量控制是很困难的。

当产生希望的流动特性和最大流量输出是，节流阀的理想是使用全范围行程。

节流阀尺寸很少确定得过小，是因为用户在操作条件中存在许多安全因素。

大量的节流阀的尺寸实际上是过大了。

这些事情的发生是因为用户提供的一组操作条件经常是操作的最大工况（温度、压力、流率等）。

然后制造厂再在确定尺寸的公式内加上自己的安全因素。

阀门厂这样做为避免出错过小而产生的错误。

对它来说，用户对尺寸过小的理解小于尺寸过大。

虽然没有意义，但一个尺寸过大的阀门仍然可以操作。

确定手动阀门尺寸有哪些准则手动开关隔断阀的基本功能很简单：当阀门打开或关闭时，或是在关闭后改编权物流方向时能够通过全部流量。

这样有时阀门尺寸可简单地根据管线尺寸确定。

管线尺寸早已被系统工程师确定。

手动阀门制造厂经常提供确定阀门尺寸的图表，它可指明需要的流量（Q）与阀门之间的关系，即能够在最小和最大阀门尺寸时能够通过给定的流率。

确定手动阀门尺寸的重要选择是阀门是否应当为全径开口或缩径开口。

在许多情况下，它更是一个通过全部物流或陈升轻微压力降的阀门功能。

如果阀门安装出的工况必须允许通过一个清洗猪去清洗或冲洗管线，阀门必须选用全径开口，因为清洗猪尺寸是和管线内径尺寸相同的。

另一种要求全径开口的手动阀门适用于稀桨或操作中含有杂物或颗粒指出。

如果阀门为缩径开口，这些颗粒或稀桨有沉淀倾向并在狭窄的缩径区域内集结。

全径开口没有该种限制，允许杂物自由通过而不发生聚集。

全径开口手动阀门也被选用与高流速操作，因为节流限制将增加磨损和进一步提高流速的机会。

通常要求正确确定手动阀门的操作条件是最大和最小温度、压力、流率和比容（蒸汽工况）。

不仅最苛刻工况是重要的，而且平均操作条件也是重要的。

比容通常由通用公布的蒸汽表提供给用户。

大多数蒸汽表提供的数据是以磅每平方英寸（绝对压力）（psia）表示，它没有考虑大气压力（或）。

另一方面，磅每平方英寸（psig）说明已改变了大气压力。

Psig的公制当量为barg。

止回阀尺寸确定的准则说明确定止回阀尺寸的最关键的因素是足够的压力降和打开止回阀的最小物流。

没有压力降，闭合元件不会打开，切阀门依然处于关闭状态，这是当泵不能维持适当流量或物流你想流动时所发生的。

打开止回阀所需的最小压力降典型地是1psi（）。

此最小压力降是维持闭合元件处于打开位置而不是小所需要的。

如果此压力降下降低于1psi，闭合元件将前后浮动，它通常叫做扰动。

当阀盘向阀座移动，开口变小且重新产生压力，它导致阀盘打开得更高。