调节阀口径计算
调节阀口径计算
1、调节阀流量系数C V定义：阀处于全开状态，两端压差为1磅/英寸2(0.07kg/cm2)的条件下，60℉（15.6℃）的清水,每分钟通过阀的美加仑数.2、压差:调节阀两端压差与整个系统压损失之比(Pr)是评定调节阀性能好坏的标准.如果流量波动幅度较大,这个压降比(Pr)数值也应大些,同样,波动幅度较小时, Pr也应小些.一般来说, Pr大小最好限制在15~30%之内.3、调节阀径计算公式液体(英制)CV=Q/(P1-P2)=Q式中Q=最大流量 gpm(美加仑)G=比重（水=1）P1=进口压力 psiP1=出口压力 psi=p1-p2 (p1和p2为最大流量时的压力)说明：cv=1.17kv是我国调节阀流量系数的符号。
4、流量选取调节阀口径所采用最大流量应比工艺流程的最在流量大25%~60%，这是一个必可缺少的安全系数，这样可避免调节阀在全开位置上运行。
然而，当最大流量已包括了这个安全系数，则可以不予考虑。
5、气体1、＜p1/2时如果标准状态即760mmHg(14.7psia)和15.6℃条件下最大流量,下列公式不需经过修正,可直接计算.CV=Q/963 CV=Q/2872、 >p1/2时CV=Q CV=Q6、水蒸气1、＜p1/2时CV=WK/2.12 CV=WK/13.672、 >p1/2时CV=WK/1.84P1 CV=WK/11.9P1W=最大流量LB/H W=最大流量KG/H 7、其他蒸气CV=W/89.6 CV=W/1210＜p1/2时应用P1/2代替V2要用P1/2时相对应的值W=最大流量LB/H W=最大流量KG/H。
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。
调节阀的计算
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）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。
调节阀的计算公式
调节阀的计算公式调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。
根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。
为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。
调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。
1．一般液体的Kv值计算a．非阻塞流判别式：△P＜FL（P1－FFPV）计算公式：Kv＝10QL式中：FL－压力恢复系数，见附表FF－流体临界压力比系数，FF＝0.96－0.28PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPaPC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPaQL－液体流量m/hρ－液体密度g/cmP1－阀前压力（绝对压力）kPaP2－阀后压力（绝对压力）kPab．阻塞流判别式：△P≥FL（P1－FFPV）计算公式：Kv＝10QL式中：各字符含义及单位同前2．气体的Kv值计算a．一般气体当P2＞0.5P1时当P2≤0.5P1时式中：Qg－标准状态下气体流量Nm/hPm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa△P＝P1－P2G －气体比重（空气G＝1）t －气体温度℃b．高压气体（PN＞10MPa）当P2＞0.5P1时当P2≤0.5P1时式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算）液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。
此时计算公式应为：式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系ν ―流体运动粘度mm/sFR －Rev关系曲线FR-Rev关系图4．水蒸气的Kv值的计算a．饱和蒸汽当P2＞0.5P1时当P2≤0.5P1时式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K－蒸汽修正系数，部分蒸汽的K值如下：水蒸汽：K＝19.4；氨蒸汽：K＝25；氟里昂11：K＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K＝41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K＝43.5。
调节阀流量系数计算公式与选择数据
调节阀流量系数计算公式与选择数据表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等，它们运算单位不一致，定义也有不一致。
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值计算公式与判别式（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说明：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--阀入口与出口间的压差，即（P1-P2），MPa；Pv--阀入口温度饱与蒸汽压（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，根据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值计算公式与判别式（气体、蒸气）表1-2文字符号说明：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文字符号说明：C1=Cg/Cv（C1由制造厂提供）；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--气体入口的绝对温度，°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。
调节阀的口径计算
调节阀口径计算1 口径计算原理在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行Kv值计算。
把各种实际参数代入相应的Kv值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的Kv值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。
2 口径计算步骤从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤：（1）计算流量的确定。
根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。
（2）计算压差的决定。
根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。
（3）Kv值计算。
根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。
（4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。
（5）开度验算。
（6）实际可调比验算。
一般要求实际可调比应大于10。
（7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。
（8）上述验算合格，所选阀口径合格。
若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。
3 口径计算步骤中有关问题说明1）最大工作流量的决定为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。
现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。
调节阀门的基本定义与计算
调节阀门的基本定义与计算——摘自《调节阀使用与维修》吴国熙著调节阀的可调比调节阀的可调比就是调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比。
可调比也称可调范围，若以R来表示，则（1）要注意最小流量Q min和泄漏量的含义不同。
最小流量是指可调流量的下限值，它一般为最大流量Q max 的2%～4%，而泄漏量是阀全关时泄漏的量，它仅为最大流量的0.1%～0.01%。
1、理想可调比当调节阀上压差一定时，可调比称为理想可调比，即（2）也就是说，理想可调比等于最大流量系数与最小流量系数之比，它反映了调节阀调节能力的大小，是由结构设计所决定的。
一般总是希望发可调比大一些为好，但由于阀芯结构设计及加工方面的限制，流量系数K vmin不能太小，因此，理想可调比一般均小于50。
目前我国统一设计时取R等于30。
2、实际可调比调节阀在实际工作时不是与管路系统串联就是与旁路关联，随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的不同，调节阀的可调比也产生相应的变化，这时的可调比就称为实际可调比。
（1）串联管道时的可调比如图1所示的串联管道，由于流量的增加，管道的阻力损失也增加。
若系统的总压差△P s不变，则分配到调节阀上的压差相应减小，这就使调节阀所能通过的最大流量减小，所以，串联管道时调节阀实际可调比会降低。
若用R'表示调节阀的实际可调比，则令（3）则（4）式中△P vmax—调节阀全关时阀前后的压差约等于系统总压差；△P vmin—调节阀全开时阀前后的压差；△P s—系统的压差。
s—调节阀全开时阀前后压差与系统总压差之比，称为阀阻比，也称为压降比。
由式（4）可知，当s值越小，即串联管道的阻力损失越大时，实际可调比越小。
它的变化情况如图2所示。
（2）并联管道时的可调比如图3所示的并联管道，当打开与调节阀并联的旁路时，实际可调比为：若令则（5）从上式可知：当X值越小，即旁路流量越大时，实际可调比就越小。
它的变化如图4所示。
从图中可以看出旁路阀的开度对实际可调比的影响极大。
CV值计算
Cv值计算公式在确定调节阀口径时，应根据已知的流体条件，先计算出所需要的Cv值（Kv值），然后在《调节阀选型样本》中的额定Cv值表中，选取合适的调节阀口径。
作为最普遍采用的Cv值计算公式是FCI所规定的。
其具体内容如下：1、Cv值的定义Cv值定义：阀处于全开状态，两端压差为1磅/英寸2（0.07kgf/cm2）的条件下，60°F（15.6℃）的清水，每分钟通过阀的美加仑数。
（Cv=1.17Kv Kv是我国调节阀流量系数的符号）2、液体的Cv值计算公式液体的Cv值计算公式是根据流体流过简单孔场合的理论流速（V= ，其中V：孔部分的理论流速；r：流体的比重；△P：流体的压差）而推导出适合Cv值定义的计算公式。
（英制）（公制）Cv=11.56Q …………………（1—1） Cv=1.17Q …………（1—2）式中Q：最大流量 m2/hr Q：最大流量 m2/hrG：比重（水=1） G：比重（水=1）P1：进口压力kPa·A P1：进口压力 kgf/cm2 AP2：出口压力kPa·A P2：出口压力 kgf/cm2 A 注：P1和P2为最大流量时的压力。
上述Cv值计算公式中的流相为紊流，即雷诺数较大时的场合成立。
但当雷诺数很小时，介质流相接近层流时需要进行修正。
对于粘度在20mm2/S以上的液体，需按下列顺序进行粘度修正。
（1mm2/S=1cst）1）粘度修正①、不考虑粘度影响，用公式（1—）或（1—2）求出Cv值。
②、用公式（1—3），求出系数R。
③、由公式（1—4）、（1—5）或从粘度修正系数曲线上，求出系数R相对应的Cv值的修正系数F R。
④、用这个修正系数乘以第一步求出的Cv值。
⑤、然后从《调节阀选型样本》的Cv值表中，选取合适的调节阀口径。
R= …………………（1—3）Q：最大流量 m3/hrV：操作温度下液体动力粘度 mm2/sCv1：未修正过的Cv当R≤70时，其修正系数F R= ………………… …… ( 1—4）当R＞70时，其修正系数F R=0.95+ …………………（1—5）2）闪蒸修正饱和温度或接近饱和温度的液体，当通过阀座时会出现压力降低，因而即使进口压力P1在进口温度下的饱和压力Pv以上，但阀座后的出口局部有可能降低到Pv以下。
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调节阀口径计算
1、口径计算原理
在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa 压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行K V值计算。
把各种实际参数代入相应的K V值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的K V值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。
2 、口径计算步骤
从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤：
（1）计算流量的确定。
根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax 和最小工作流量Qmin。
（2）计算压差的决定。
根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。
（3）Kv值计算。
根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。
（4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。
（5）开度验算。
（6）实际可调比验算。
一般要求实际可调比应大于10。
（7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。
（8）上述验算合格，所选阀口径合格。
若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。
3 、口径计算步骤中有关问题说明
1）最大工作流量的决定
为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。
现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。
2）计算压差的决定——口径计算的最关键因素
压差的确定是调节阀计算中的关键。
在阀工作特性讨论中知道：S值越大，越接近理想特性，调节性能越好；S值越小，畸变越厉害，因而可调比减小，调节性能变坏。
但从装置的经济性考虑时，S小，调节阀上压降变小，系统压降相应变小，这样可选较小行程的泵，即从经济性和节约能耗上考虑S值越小越好。
综合的结果，一般取S＝0.1～0.3（不是原来的0.3～0.6）。
对高压系统应取小值，可小至S＝0.05。
最近，为减小调节阀上的能耗，我们还提出了采用低S值的设计方法（S＝0.05～0.1），即选用低S节能调节阀。
压差计算公式，由S定义S＝△P／（△P＋△P管）得：
式中，△P为调节阀全开时的阀上压降；△P管为调节阀全开时，除调节阀外的系统损失总和，即管道、弯头、节流装置、手动阀门、热交换器等损失之和。
若一个实际投运了的系统，如引进装置，对方提供了已知的最大、最小流量及相应压差，阀门的标准KV值，即可由下公式求S值：
3）开度验算
由于决定阀口径时Kv值的圆整和S值对全开时最大流量的影响等因素，所以还应进行开度验算，以验证阀实际工作开度是否在正确的开度上。
在过去的有关资料中，在开度验算公式和工作开度允许值方面存在一些问题。
针对存在的问题，特推导出相应的验算公式和工作开度允许值，其内容见表2－5。
其中开度验算公式应采用以理想流量特性解出的公式，该公式简单，但其Kvi应是对应工作条件计算出的流量系数。
4）可调比验算
调节阀的理想可调比R＝30，但在实际运行中，受工作特性的影响，S值越小，最大流量相应减小。
同时工作开度也不是从0至全开，而是在10％～90％左右的开度范围内工作，使实际可调比进一步下降，一般能达10左右，因此验算时，以R＝10来进行。
当S≥0.3时，R实际≥3.5，能满足一般生产要求，此时，可以不验算。
若调节阀不能满足工艺上最大流量、最小流量的调节要求时，可采用两个调节阀进行分程控制，也可选用一台R较大的特殊调节阀来满足使用要求。
表2-5 正确的开度验算公式及验算要求
4 、计算实例
[例1] 工作条件为：介质液氨，t＝33℃，r＝0.59g/cm3，P V＝15×100KPa，Q max＝15m3/h，对应Q max之P1、P2、△P min为530、130、400×100KPa，Q min＝5m3/h，△P max＝500×100KPa，S＝0.2，选用高压阀，直线特性，带定位器工作，求口径DN。
解：
（1）流量已确定为：Q max＝15m3/h；Q min＝5m3/h。
（2）压差确定为：△P min＝400×100KPa，△P max＝500×100KPa。
（3）Kv值计算：
第一步：查表得F L＝0.8
第二步：决定流动状态
∵0.5P1>>Pv
∴△P C＝F L2(P1－Pv）＝0.82(530－15)＝320×100KPa
又∵△P min＞△P C
∴均为阻塞流
第三步：采用阻塞流动状态的Kv值计算公式
（4）根据K Vmax＝0.64查高压阀流量系数，得DN＝10，dg＝7其K V＝1.0。
（5）开度验算
因Kv＝1只有直线特性，应采用直线特性验算公式，故有：
（7）压差校核△P＜[△P]（因ds>dg），校核通过。
（8）结论：DN＝10，dg＝7，K V＝1.0，验算合格。