气体阀门 流量 压损计算
调节阀流量系数几种计算方法的比较
调节阀流量系数几种计算方法的比较薛文斌【摘要】流量系数是衡量调节阀流通能力的量化指标,是选用调节阀口径的主要依据.介绍了膨胀系数法、临界流量系数法、多项式法和正弦法的计算方法与不同点.选择4个典型工况,分别用临界流量系数法、多项式法、膨胀系数法计算其流量系数及误差,并对计算结果进行比较,发现相互之间的误差均很小,不影响调节阀口径的选用,由此说明这几种流量系数计算方法都可以使用.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2014(050)005【总页数】4页(P67-70)【关键词】流量系数;误差;调节阀;流量【作者】薛文斌【作者单位】上海一核阀门制造有限公司,上海200433【正文语种】中文【中图分类】TH8141 概述1944年，美国梅索尼兰公司(Masoneilan)首先提出了调节阀流量系数的概念，用于量化调节阀的流通能力。
流量系数的定义：阀前后压差为6.895kPa(1psi)，用室温水做试验，每分钟流过阀的体积(单位为加仑)，即为该阀的流量系数，用CV表示。
若阀全开时，测量得的CV值称阀的额定流量系数(额定CV)，很快该流量系数的概念被全世界同行采用。
调节阀的制造商都需测试和发布每个产品的流量系数，供用户选用，从此开创了量化选用调节阀的新时期。
公制流量系数的定义：阀前后压差为0.1MPa(1bar)，用室温水做试验，每小时流过阀的体积(单位为m3)，作为该阀的流量系数，用KV表示，两者的换算关系数为CV=1.16KV。
为了正确地选择调节阀，必须根据介质、压力、流量、温度等工况参数计算调节阀流量系数，并以计算的流量系数为基础，选择合适的公称通径，因此选用每一台调节阀首先应计算工况的流量系数KV(或CV)。
为此调节阀制造商先后提供了各种计算公式，20世纪40—50年代美国推出过阀前重度法(γ1法)、阀后重度法(γ2法)、平均重度法(γM法)，前苏联推荐过压缩系数法(ε法)，改革开放以前国内基本上都使用平均重度法。
阀门能耗
阀门能耗北京玉东诚科技有限公司周玉图一、阀门的压降与能耗阀门定义为控制气体、液体、固体之单向流动的一种机械器件。
气体、液体、固体在压力能的作用下通过阀门，在阀门的两侧产生压力降：△P=P1-P2（1）式中：P1—阀门上游的压力P2—阀门下游的压力如果通过阀门的流量Q。
则压力降与流量的乘积是介质通过阀门的能耗，能量损耗用E表示，则能耗E正比于流量Q和压降△P：E∝△P·Q （2）这一概念最早于1750年在欧拉的能量方程中作了表述。
而方程的积分形式即为著名的伯努利方程。
另外，通过阀门的压力降正比于阀门的阻力系数和速度平方，亦即正比于阻力系数和流量的平方。
△P=1/2ζ·ρV2（3）式中：ζ—阀门阻力系数V—速度ρ—密度因此，能量损失正比于流量的立方和阀门的阻力系数E∝ζ·Q31943年Masoneilan提出流量系数的概念来表征阀门的流通能力，并定义为在单位压差下通过阀门的流量。
如果压差单位为Lbf/in2，流量单位Gal/min，则流量系数记以CvC v=（4）∆P或者：△P=Q2/C V2（5）这样介质通过阀门能耗E亦可表述为E∝Q3/C v2（6）如果压差的单位为（ft），介质密度单位为Lb/ft3，能量的单位为KW，则式6可表达为：E=4.35×10-4Q3/C v2（7）比例因子4.35×10-4表示每小时消耗的能量。
一般来说，瞬时能量消耗与在给定时间间隔内总的能量消耗相比，影响是很小的。
因此，特定时间间隔的比例因子，例如，若流量持续时间为一年，按52周，每周40h计算，则比例因子是0.905，即：E=0.905Q3/C v2（8）若流量持续一年，按365天，每天24h，则比例因子为3.81.即：E=3.81Q3/C v2（9）由于时间的持续，阀门能耗就十分可观，而世界上运行中的阀门以亿计算，这样阀门能耗在国民经济中就十分可观，降低阀门能耗是阀门工作者一项既定任务。
阀门噪声计算程序(IEC)
阀门噪声计算书
说明：本计算书的依据：IEC 60534-8-3:2000，IDT
颜色说明：本计算表中，白底表格数值需要使用者输入的工况参数，黄底表格为需要查表的参数，浅绿底表格为计算参数或引用参数，深绿底表格为重要计算结果。
特别说明：
本计算程序中的压降计算采用
得，故该部分只适用于全通径阀门
全通径阀门，请在C21单元格手工。
经编者推演，本表计算出的噪音值偏高，但经反复
检查，表格数据均按IEC标准中的规定推演，诸位同仁
若有人发现计算表中存在问题，恳请联系韩欣亨，
QQ:409715574
算程序中的压降计算采用沿程水头损失算部分只适用于全通径阀门，若需要计算非门，请在C21单元格手工输入出口压力即可。
压力与流量计算公式
压力与流量计算公式：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。
压力与流量计算公式
压力与流量计算公式：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。
TBQZⅡ型气体涡轮流量计
TBQZ / TBQZⅡ型气体涡轮流量计1、概述产品集气体涡轮流量传感器和体积修正仪于一体，能直接检测显示工况体积流量、标准体积流量和总量。
其工作原理是：当气流进入流量计时，首先经过特殊结构的整流器并加速，在流体的作用下，涡轮克服阻力矩和磨擦力矩开始转动。
当力矩达到平衡时，转速稳定，涡轮的转速与气体流量成正比，并通过旋转的发讯盘上的磁体周期性地改变磁场，从而使脉冲发生器输出频率与流速成正比的脉冲信号。
体积修正仪中的微处理器对脉冲信号进行计数和计算处理得到工况流量，同时检测介质的温度和压力，按体积修正模型将工况体积流量转换为标准体积流量并进行累积得到标准体积总量。
流量计采用功能强大的新型微处理器，运算精确度高，性能可靠，微功耗，内外电源自动切换工作，锂电池供电可使用五年以上。
产品主要性能指标达到国际先进水平，是石油、化工、电力、冶金工业与民用锅炉等燃气计量和城市天然气、燃气调压站计量及燃气贸易计量的理想仪表。
TBQZⅡ型是TBQZ型的改进型产品，当TBQZⅡ型配置TFC型修正仪时，可实现GPRS或短程无线数据传输，组网方便。
产品主要性能参数符合GB/T1894-2003/ISO9951：1993标准，产品荣获国家级新产品称号。
产品执行国家检定规程JJG 1037-2008《涡轮流量计检定规程》和企业标准Q/TX11-2010《气体涡轮流量计》。
TBQZ TBQZIITBQZII-TFC-B TBQZII-TFC-G图1 外观图2、 特点z集数字温度传感器、压力、流量传感器和体积修正仪于一体，可对被测气体温度、压力和压缩因子自动跟踪修正，直接计量气体的标准体积流量和总量。
z数字温度和压力传感器外置，并以I2C接口与修正仪进行数据通信，测量精度与修正仪无关，同规格直接互换，并带三通阀门和保护套，可对传感器进行在线拆卸、更换和检定,使用方便。
z数字压力传感器在-15℃～+65℃下进行调试，传感器内置数字温度芯片和温度修正表格，测量精度高，温漂小。
压缩机气阀设计与力学原理
压缩机气阀设计与力学原理压缩机气阀是压缩机中非常重要的一个零部件，它用于控制压缩机的进气和排气。
在压缩机工作时，气阀通过打开和关闭来控制气体流动，从而实现压缩机的正常工作。
气阀的设计和力学原理对于压缩机的工作效率和性能都起着至关重要的作用。
气阀设计需要考虑的因素有很多，包括压缩机的工作压力、流量、温度等。
气阀必须能够承受高压和高温的气体，并且能够控制气体的流动速度和压力。
同时，气阀还需要具备良好的耐磨、耐腐蚀和耐疲劳的能力，以确保其寿命和可靠性。
气阀的力学原理主要涉及气体流动力学和阀门机构力学两个方面。
气体流动力学主要研究气体在阀门内的流动规律和流速分布，通过数值模拟和实验方法可以获得气阀的流量特性和压力损失。
阀门机构力学主要研究气阀在不同工况下的受力情况，包括受压力和惯性力的作用下，阀门的位移、应变和应力分布等。
在气阀的设计中，需要根据气体流动力学和阀门机构力学原理来确定阀门的结构形式、尺寸和材料。
一般来说，气阀可以分为永久密封阀和可调节阀两种类型。
永久密封阀通常使用活塞式或柱塞式结构，其具有简单、可靠和经济的特点，但是不能调节流量和压力。
可调节阀通常采用薄板弹簧、活塞和转子等机构，通过改变阀门的开度来实现流量和压力的调节。
在气阀的力学设计中，需要考虑阀门在工作过程中所受到的各种力和应力。
气体压力作用在阀门上产生的力是最主要的力，其大小与气体流量和压力差有关。
此外，在阀门的开闭过程中，还会产生一定的惯性力和摩擦力，它们也会对阀门产生一定的影响。
为了保证气阀的可靠工作，还需要进行阀门的强度和疲劳寿命分析。
阀门在工作中会不断受到气体压力的冲击和振动，容易产生应力集中和疲劳破坏。
通过有限元分析和疲劳寿命预测，可以确定阀门的安全系数和寿命，以保证其在设计寿命内不发生破坏。
总之，压缩机气阀的设计与力学原理是非常复杂的领域，需要综合考虑多种因素。
合理的设计和力学分析可以确保气阀的工作效率和可靠性，从而提高整个压缩机的性能。
张希恒老师 阀门流体力学课件分解
第二范围阀门压力降
p
12
2g
10
理想气体形成的流速的伯努利方程
2 k p1 12 k p2 2 H1 H2 k 1 1 2 g k 1 2 2 g
气体从喷嘴流出时， H1 H 2
2 k P1 k p2 2 = k 1 1 k 1 2 2 g
• 说明 指数 CP 的公式准确地反映出理想气体的 绝热过程，且符合下式范围内的实际气体特性：
P T : 0.5 PL TL
CV
实际气体，在临界的高温高压下，在绝热膨
胀公式中不应用理论绝热指数，而用实际气体容
积膨胀系数 KV K
T
pV K RT
T
p2 V T ——偏差系数， RT P T ,是实际气体
第二范围的流速特点
max 1 max
• 第三压力降的范围：
p 0.5 p1
在阀座孔的开启截面内气体的流速不会高于流速， 阀前压力的增加不会引起阀座孔狭窄截面处流速的 增高，而且管道内介质流速趋向稳定，相当于在阻 力系数和给定气体状态下局部阻力所造成的临界压 力比。
流速特点 1 = max
• 压力降分析综述： 流束的转弯和流体流线变化所引起的阻力， 能使 max 和 max 值有某些变化。但是对于实 际应用来说，对于阀门的一般计算，上述 max 和 max 的计算式是完全适用的
• 当
max 和 max 的值很大，以 值很小时，
pL 0.5 p1
p 1.43 p 1.71 v 2 10 p1 2 2 1 1 p 0.688 p1 1 p 1.54 p 1.77 v 2 10 p1 2 2 1 1 p1 p1 0.851