1、压力恢复系数
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 ）,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1.0psi （0.07bar ）的压力降。
3. Cv 值的计算方法 3.1 液体3.11 基本液体确定尺寸公式1) 当∆P ＜∆Pc=F L 2(P1-Pv)：一般流动Cv=QPSg∆ 2) ∆P ≥∆Pc ：阻塞流动 当Pv ＜0.5P1时∆Pc=F L 2(P1-Pv) 当Pv ≥0.5P1时 ∆Pc= F L 2［P-(0.96-0.28PcP 1)Pv ］ Cv=QPcSg∆ 式中 Cv----阀门流动系数； Q------流量，gal/min ；Sg-----流体比重（流动温度时）；∆P----压力降，psia∆Pc---阻塞压力降 psia F L -------压力恢复系数 见表1P1-------上游压力psiaPv--------液体的蒸气压（入口温度处）psiaPc--------液体临界压力psia 见表2 表1：典型F L系数表2 常用工艺流体的临界压力Pc3.12 参数来源1）实际压力降：定义为上游（入口）与下游（出口）之间的压力差。
1、压力恢复系数
压力恢复和压力恢复系数在建立流量系数的计算公式时，都是把流体假想成理想流体，根据理想的简单条件来推导公式，没有考虑到阀门结构对流动的影响，也就是说，只把调节阀模拟为简单的结构形式，只考虑到阀门前、后的压差，认为压差直接从p1降为p2。
而实际上，当流体流过调节阀时，其压力变化情况如图3-1和图3-2所示。
根据流体的能量守恒定律可知，在阀芯、阀座处由于节流作用而附近的下游处产生一个缩流（图3-1），其流体速度最大，但静压最小。
在远离缩流处，随着阀内流通面积的增大，流体的速度减小，由图2于相互摩擦，部分能量转变成内能，大部门静压被恢复，形成了阀门压差△p。
也就是说，流体在节流处的压力急剧下降，并在节流通道中逐渐恢复，但已经不能恢复到p1值。
当介质为气体时，由于它具有可压缩性，当阀门的压差达到某一临界值时，通过调节阀的流量将达到极限。
这时，即使进一步增加压差，流量也不会再增加。
当介质为液体时，一旦压差增大到足以引起液体气化，即产生闪蒸和空化作用时，也会出现这种极限的流量，这种极限流量成为阻塞流。
由图3-1可知，阻塞流产生于缩流处及其下游。
产生阻塞流时的压差为△p T 。
为了说明这一特性，可以用压力恢复系数F L 来描述： p p p p F vcL --=121 即)(12p p F p vc L T -=∆上式中△p T = p 1-p 2，表示此时产生阻塞流，p 1和p 2是阀前、阀后的压力，p vc 表示产生阻塞流时缩流断面的压力。
F L 值是阀体内部几何形状的函数，它表示调节阀内流体流经缩流处之后动能变为静压的恢复能力。
一般，F L =0.5~0.98。
当F L =1时，p 1-p 2= p 1-p vc ,可以想象为p 1直接下降为p 2,与原来的推导假设一样。
F L 越小，△p 比p 1-p vc 小得越多，即压力恢复越大。
各种阀门因结构不同，其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。
有的阀门流路好，流动阻力小，具有高压力恢复能力，这类阀门成为高压力恢复阀。
工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析
工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析1、引言在工程设计中，经常需要对调节阀进行选型与计算，以达到稳定控制的目的。
但调节阀选型与计算时对F L的考虑较困难。
本文除对F L的一般规律作分析，同时通过实例，对可能出现阻塞流工况，如何深入考虑F L作出分析。
2、阻塞流的产生在流量系数Cv的计算公式中，阀前压力P1，阀后压力P2的取压位置及流体通过调节阀的压力降变化情况如图1所示。
图1 阀内的压力恢复特性阀上压降为ΔP=P1-P2。
按能量守恒定律，在流体缩脉处的流速最大而压力最低，即压力降最大，称为ΔP vc。
缩流处后流体流速又减小，直至P2处大部分静压得到恢复，此时压力降为ΔP。
当介质是液体，在压差足够大时，部份液体在该操作温度下汽化，即发生了闪蒸。
液体中夹带了蒸汽，产生了二相流，液体不再是不可压缩的，这时即使再增加压差，流量也不再增加，这种极限流量现象称为液体阻塞流。
3、F L的具体分析3.1 F L的定义F L=S qt（ΔP/ΔP vc）=S qt（P1-P2）/（P1-P vc）（1）3.2 F L的意义F L是一个实验数据，表明了调节阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力（见图1），也表明了液体产生阻塞流的临界条件，故F L又称为临界流量系数。
提出F L的目的，在于判断液体通过调节阀时是否产生隆塞流，并用于计算调节阀的最大允许压差。
3.3 阻塞流的判断理论上用与的大小关系来判断是否产生阻塞流，但在工程计算时用压差大小来判断。
图2表明了通过阀门的流量与压差的关系。
图2 流量与压差的关系最大允许压差定义为ΔPc：ΔPc = F L2＊ΔPvc=F L2＊（P1-F F P v）（2）P v：操作温度下的液体饱和蒸汽压F F：液体临界压力比系数3.4 决定阻塞流的因素从公式2来看，一旦操作工况决定，最大允许压差ΔPc与F L有关系。
阻塞流的产生与通过调节阀流量的大小，调节阀口径没有关系。
4、F L值的一般规律4.1F L值的大小与调节阀的结构形式、流向、开度有关。
(完整版)流量系数的计算
1流量系数KV的来历调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件。
前者，由于节流面积可以由阀芯的移动来改变，因此是一个可变的节流元件；后者只不过孔径不能改变而已。
可是，我们把调节阀模拟成孔板节流形式，见图2－1。
对不可压流体，代入伯努利方程为：（1）解出命图2-1调节阀节流模拟再根据连续方程Q＝AV，与上面公式连解可得：（2）这就是调节阀的流量方程，推导中代号及单位为：V1、V2——节流前后速度；V——平均流速；P1、P2——节流前后压力，100KPa；A——节流面积，cm；Q——流量，cm／S；ξ——阻力系数；r——重度，Kgf／cm；g——加速度，g=981cm/s；如果将上述Q、P1、P2、r采用工程单位，即：Q——m3/h；P1、P2——100KPa；r——gf/cm3。
于是公式（2）变为：（3）再令流量Q的系数为Kv，即：Kv＝或（4）这就是流量系数Kv的来历。
从流量系数Kv的来历及含义中，我们可以推论出：（1）Kv值有两个表达式：Kv=和（2）用Kv公式可求阀的阻力系数ξ=（5.04A/Kv）×（5.04A/Kv）；（3），可见阀阻力越大Kv值越小；（4）；所以，口径越大Kv越大。
2流量系数定义在前面不可压流体的流量方程（3）中，令流量Q的系数为Kv，故Kv称流量系数；另一方面，从公式（4）中知道：Kv∝Q，即Kv的大小反映调节阀流量Q 的大小。
流量系数Kv国内习惯称为流通能力，现新国际已改称为流量系数。
2.1流量系数定义对不可压流体，Kv是△Q、P的函数。
不同△P、r时Kv值不同。
为反映不同调节阀结构，不同口径流量系数的大小，需要跟调节阀统一一个试验条件，在相同试验条件下，Kv的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。
于是调节阀流量系数Kv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差△P为100KPa，流体重度r为lgf/cm(即常温水)时，每小时流经调节阀的流量数（因为此时），以m/h或t／h计。
KV值计算新公式
KV值计算新公式目前，调节阀计算技术国外发展很快，就K V值计算公式而言，早在20世纪70年代初ISA（国际标准协会标准）就规定了新的计算公式，国际电工委员会IEC也正在制定常用介质的计算公式。
下面介绍一种在平均重度法公式基础上加以修正的新公式。
1、原公式推导中存在的问题在前节的K V值计算公式推导中，我们可以看出原公式推导中存在如下问题：（1）把调节阀模拟为简单形式来推导后，未考虑与不同阀结构实际流动之间的修正问题。
（2）在饱和状态下，阻塞流动（即流量不再随压差的增加）的差压条件为，同样未考虑不同阀结构对该临界点的影响问题。
（3）未考虑低雷诺数和安装条件的影响。
2 、压力恢复系数F L由P1在原公式的推导中，认为调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图2－3中虚线所示。
但实际上，压力变化曲线如图2－3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。
F L称为压力恢复系数（Pressure reecvery factor），关键是F L的试验问题。
用透明阀体试验，将会发现当节流处产生闪蒸，即在节流处产生气泡群时，Q就基本上不随着△P的增加而增加。
这个试验说明：产生闪蒸的临界压差就是产生阻塞流的临界压差，故F L又称临界流量系数（Critical flow factor），因此F L既可表示不同阀结构造成的压力恢复，以修正不同阀结构造成的流量系数计算误差，又可用于对正常流动，阻塞流动的差别，即F L定义公式（9）中的压差△P c就是该试验阀产生阻塞流动的临界压差。
这样，当△P＜△P c时为正常流动，当△P≥△P c时为阻塞流动。
从（9）公式中我们即可解出液体介质的△P c为：△P C＝F L2（P1－P V）（10）由试验确定的各类阀的F L值见表2－3。
fl称压力恢复系数和临界流量系数
FL称压力恢复系数和临界流量系数一、引言在石油工程领域中，FL称压力恢复系数和临界流量系数是两个非常重要的参数。
它们对于油井的产能和生产效率有着直接影响。
本文将对这两个参数进行深入探讨，从理论和实际应用两个角度，全面解析FL称压力恢复系数和临界流量系数的概念、计算方法以及其在石油工程中的应用。
二、FL称压力恢复系数的定义和计算方法2.1 定义FL称压力恢复系数是指在气体流体中通过管道或管柱时，由于压力和速度的变化所引起的压力恢复的程度。
它是一个衡量流体流动阻力大小的参数。
2.2 计算方法FL称压力恢复系数的计算方法如下所示：1.根据流体的物性参数，计算出流体的雷诺数（Reynolds number）。
2.插入参考文献中给出的FL称表格，查找对应雷诺数下的FL称压力恢复系数值。
三、临界流量系数的定义和计算方法3.1 定义临界流量系数是指在特定条件下，流体通过管道或管柱时达到临界条件的流量与实际流量之间的比值。
3.2 计算方法临界流量系数的计算方法如下所示：1.根据流体的物性参数和管道几何形状参数，计算出雷诺数。
2.根据雷诺数，在参考文献中查找对应的临界流量系数值。
四、FL称压力恢复系数和临界流量系数的应用4.1 影响因素FL称压力恢复系数和临界流量系数受到多个因素的影响，如管道直径、流体的黏度、流速等。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，并根据工程要求进行优化设计。
4.2 产能分析FL称压力恢复系数和临界流量系数对于油井的产能分析非常重要。
通过计算FL称压力恢复系数和临界流量系数，可以评估油井的产能，并确定合理的生产参数。
4.3 流体输送在油田开发中，流体输送是一个重要的环节。
通过计算FL称压力恢复系数和临界流量系数，可以优化管道的设计和输送方案，提高流体输送的效率。
4.4 储层工程FL称压力恢复系数和临界流量系数也对储层工程有着重要的影响。
通过计算FL称压力恢复系数和临界流量系数，可以预测储层资源的开发潜力，指导储层工程的实施。
fl称压力恢复系数和临界流量系数
fl称压力恢复系数和临界流量系数一、前言在流体力学中，压力恢复系数和临界流量系数是两个重要的参数。
它们在液体或气体流动过程中具有重要的作用，对于流量计的设计、选择和校准都有很大的影响。
本文将详细介绍这两个参数的概念、计算方法及其在实际应用中的意义。
二、压力恢复系数1. 概念压力恢复系数（Coefficient of Pressure Recovery，Cp）是指当流体从一个管道或器件通过后，在下游位置由于惯性作用而产生的压力损失能够通过某种方式得到部分恢复时，下游静压与上游静压之比。
即：Cp = P2/P1其中，P1为上游静压，P2为下游静压。
2. 计算方法通常情况下，可以通过实验测定来确定不同管道或器件的Cp值。
实验方法一般采用单向流动法或双向流动法。
其中单向流动法是将一段管道或器件安装在水平管道中，并使其仅允许单向流动；而双向流动法则是将管道或器件安装在垂直管道中，并允许双向流动。
在实验中，需要测量上游静压和下游静压，并计算Cp值。
通常情况下，实验数据会受到一些因素的影响，如流速、管道或器件的尺寸、形状和表面粗糙度等。
因此，在实验中需要控制这些因素，以确保得到准确的Cp值。
3. 应用意义压力恢复系数是流量计设计和校准中一个重要的参数。
在流量计中，通过测量上下游静压差来确定流量大小。
然而，在管道或器件通过后，由于惯性作用等原因，会产生一定的压力损失。
如果这部分压力损失不能得到恢复，则会导致流量测量误差较大。
因此，在设计和选择流量计时，需要考虑管道或器件的Cp值。
通常情况下，选择具有较高Cp值的管道或器件能够减小测量误差，并提高流量计的精度。
三、临界流量系数1. 概念临界流量系数（Critical Flow Coefficient，Cv）是指当液体或气体从一个管道或器件通过后，在下游位置达到最大速度时，其单位时间内通过该管道或器件的最大液体或气体流量与标准状态下的液体或气体流量之比。
即：Cv = Q/√(ΔP/ρ)其中，Q为单位时间内通过管道或器件的液体或气体流量，ΔP为上下游压差，ρ为液体或气体密度。
阀门系数Cv和KV值计算公式
阀门系数Cv值 = 55.99217258
计算程序使用说明: 1.黄色区域需输入已知条件数据. 2.粉红区域为阀门系数Cv值的结果. 3.Kv=0.85Cv
= 37.8 阻塞流动
附表1:典型 FL系数
调节阀形式
流向
柱塞形阀芯
单座调节阀 “V”形阀芯
二.气体
压力恢复系数FL = 0.9 流量Q = 2000000
气体重度Gg = 1 上游压力P1 = 1314.7
下游压力P2 = 1000
压力降△P = P1-P2
温度T = 68 绝对上游温度T1(°R=°F+460) = 528
查附表1 scfh
psia psia = 315 psia °F °F
套筒形阀芯
双座调节 柱塞形阀芯
阀
“V”形阀芯
流开 流闭 任意流向 流开 流闭 任意流向 任意流向 流开
角形调节 阀
球阀 蝶阀
柱塞形阀芯
套筒形阀芯 文丘里形 “O”型 60°全开 90°全开
流闭
流开 流闭 流闭 任意流向 任意流向
任意流向
偏心旋转阀
流开
FL值 0.90 0.80 0.90 0.90 0.80 0.85 0.90 0.80
道氏热载体 A
乙烷
547.0/37.7 708.5/48.8
乙烯
730.5/50.3
燃料油
330.0/22.8
汽油
410.0/28.3
氦
32.9/2.3
氢
188.1/13.0
HCI
1205.4/83.1
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压力恢复和压力恢复系数
在建立流量系数的计算公式时，都是把流体假想成理想流体，根据理想的简单条件来推导公式，没有考虑到阀门结构对流动的影响，也就是说，只把调节阀模拟为简单的结构形式，只考虑到阀门前、后的压差，认为压差直接从p1降为p2。
而实际上，当流体流过调节阀时，其压力变化情况如图3-1和图3-2所示。
根据流体的能量
守恒定律可知，在
阀芯、阀座处由于
节流作用而附近的
下游处产生一个缩
流（图3-1），其流
体速度最大，但静
压最小。
在远离缩
流处，随着阀内流
通面积的增大，流
体的速度减小，由
图2
于相互摩擦，部分能量转变成内能，大部门静压被恢复，形成了阀门压差△p。
也就是说，流体在节流处的压力急剧下降，并在节流通道中逐渐恢复，但已经不能恢复到p1值。
当介质为气体时，由于它具有可压缩性，当阀门的压差达到某一临界值时，通过调节阀的流量将达到极限。
这时，即使进一步增加压差，流量也不会再增加。
当介质为液体时，一旦压差增大到足以引起液体气化，即产生闪蒸和空化作用时，也会出现这种极限的流量，这种极限流量成为阻塞流。
由图3-1可知，阻塞流产生于缩流处及其下游。
产生阻塞流时的压差为△p T 。
为了说明这一特性，可以用压力恢复系数F L 来描述： p p p p F vc
L --=12
1 即)(12
p p F p vc L T -=∆
上式中△p T = p 1-p 2，表示此时产生阻塞流，p 1和p 2是阀前、阀后的压力，p vc 表示产生阻塞流时缩流断面的压力。
F L 值是阀体内部几何形状的函数，它表示调节阀内流体流经缩流处之后动能变为静压的恢复能力。
一般，F L =0.5~0.98。
当F L =1时，p 1-p 2= p 1-p vc ,可以想象为p 1直接下降为p 2,与原来的推导假设一样。
F L 越小，△p 比p 1-p vc 小得越多，即压力恢复越大。
各种阀门因结构不同，其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。
有的阀门流路好，流动阻力小，具有高压力恢复能力，这类阀门成为高压力恢复阀。
例如球
阀、蝶阀、文丘里角阀等。
有的阀门流路复杂，流阻大，摩擦损失大，压力恢复能力差，则成为低压力恢复阀，如单座阀，双座阀等。
在图3-2中可以看出，球阀的压差损失△p A小于单座阀的压差损失△p B。
F L值的大小取决于调节阀的结构形状，通过试验可以测定各类典型阀门的F L值。
计算时可参照表3-1选用。
3.1.3 闪蒸、空化及其影响
在调节阀内流动的液体，常常出现闪蒸和空化两种现象。
它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等，直接影响调节阀的使用寿命。
因此在阀门的计算和选择过程中是不可忽视的问题。
如图3-1所示，当压力p1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力骤然下降。
当孔后压力p2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压p v时，部分液体就汽化成气体，形成汽液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。
产生闪蒸时，对阀芯等材质已开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体计算公式的正确性，使计算复杂化。
如果产生闪蒸之后, p2不是保持在饱和蒸汽压以下，在离开节流孔之后又急骤上升，这时气泡产生破裂并转化为液态，这个过程即为空化作用。
所以，空化作用是一种两阶段现象，第一阶段是液体
内部形成空腔或气泡，即闪蒸阶段；第二阶段是这些气泡的破裂，即空化阶段。
图3-3就是一个在节流孔后产生空化作用的示意图。
许多气泡集中在节流孔阀后，自然影响了流量的增加，产生了阻塞情况，因此，闪蒸和空化作用产生的前后的计算公式必然不同。
在产生空化作用后，在缩流处的后面，由于压力恢复，升高的压力压缩气泡，达到临界尺寸的气泡开始变为椭圆形，接着，在上游表面开始变平，然后突然爆裂，所有的能量集中在破裂点上，产生极大的冲击力。