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如何选用合适的调节阀
2017-8-28 阅读(1691)
流量系数(CV)一般用来表示阀门的流通能力，为了选用合适的调节阀，必须根据所使用条件计算出必要的CV值，然后根据额定流量系数选择合适的调节阀型号。在可压缩工况下，流体在节流过程中压力降低，体积膨胀，密度减小，阀内的流动情况与不可压缩相比复杂很多。因此对于一般多用于可压缩工况下的多级降压调节阀，其流量系数的计算方法也较为特殊，典型的可压缩工况下CV值的计算主要有压缩系数法及膨胀系数法两类常用方法。
1、压缩系数法
压缩系数法在20世纪50年代由苏联提出，是计算可压缩工况下流量系数的早期公式之一。压缩系数法考虑到气体的可压缩性，在一般的液体计算公式中添加一个气体压缩系数ε，对液体计算公式进行校正。此种方法对计算模型做了很大简化，把不同形式的调节阀都简化为同样的流量喷嘴，然后认为在喷嘴中气体介质流动的过程是一个绝热过程，再用能量平衡方程导出计算公式，即：
式中 γN——标况下的气体重度，单位为kgf/m3(1kgf=9.8N);
Q——标况下的体积流量，单位为m3/h;
T——气体温度，单位为K;
p1——阀前压力，单位为kgf/m2(1kgf=9.8N);
?p——阀前后压差，单位为kgf/m2。
压缩系数ε可用试验确定，一般对空气试验可得：
除了压缩系数法，早期还有阀前密度法、阀后密度法及平均密度法等方法。早期公式只能适用于压力恢复程度不高的场合，在非临界流区间内能够保证较好的计算精度。但由于公式对计算模型的简化，随着?p/p1增大到临界压差比时就会产生较大的误差，在过渡区和临界区内无法满足要求。
2、膨胀系数法
针对早期计算公式均未考虑阀门的压力恢复特性对计算的影响，在20世纪70年代一些国外厂商提出了以膨胀系数法、多项式法和正弦法为代表的一系列后期公式，对早期公式进行了改良，能较好满足非临界区到临界区的计算精度。与早期公式相比较，以膨胀系数法为代表的后期公式的计算结果更加经济，可以减少不必要的浪费。其中膨胀系数法以其计算的简便性被IEC推荐为标准公式。膨胀系数法由用于液体情况下的计算公式引入膨胀系数Y进行修正而得出，当Y=1时，膨胀系数法也适用于不可压缩的液体工况。
式中ρN——标况下的气体密度，单位为kg/m3;
Q——标况下的体积流量，单位为m3/h;
T1——气体入口温度，单位为K;
p1——阀前压力，单位为kPa;
X——压差比，X=?p/p1;
Z——压缩系数。
膨胀系数Y指在相同雷诺数下，可压缩性介质的流量系数与不可压缩介质的流量系数之比。它表示了流体从阀入口流到节流孔下游流通面积zui小的缩流断面处时的密度变化，以及压差变化时缩流断面面积的变化。
式中FK——比热比系数，FK=K/1.4。
由于计算公式本身不包含上游条件时流体的实际密度，膨胀系数法引入了压缩系数Z来补偿某些条件下实际气体和理想气体的偏差。膨胀系数Y用来校正从阀入口处到喉管处气体密度的变化，Y和喉管处面积与入口面积之比、通道形状、压差比X、雷诺数以及比热比系数FK等因素有关。膨胀系数法对影响可压缩流体流动的诸多因素都进行了全面的考虑，所以能在全部的流动范围内保证较高的计算精度，且适用于各种类型的阀门，应用比较广泛。
结语
应用于高压差条件下的多级降压调节阀作为管路系统之中的关键设备，在控制过程中发挥着至关重要的作用。本文对常见的串级式调节阀、多层套筒式调节阀、迷宫式调节阀三种不同类型的多级降压调节阀产品的工作原理、核心结构、特点以及分别适用的场合进行了系统的介绍，为用户了解多级降压调节阀的基本类型和特点提供了参考。此外，由于多级降压调节阀经常应用于可压缩工况，本文还对可压缩工况下流量系数的典型计算方法进行了归纳和总结，使用户能够依据正确的计算方法对调节阀的具体型号进行选择。总之，本文对于用户了解专门应用于高压差场合下多级降压调节阀的特点并合理地选用提供了一定的参考。
