阀门系数Cv值的确定.doc

阀门系数Cv值的确定概述：通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv）,它也被称为流动系数。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。1. Cv的定义 一个美国加仑（3.8L）的水在60F（16）时流过阀门，在一分钟内产生1.0psi（0.07bar）的压力降。2. 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PPc=FL2(P1-Pv)：一般流动 Cv=Q 2) PPc：阻塞流动当Pv0.5P1时Pc=FL2(P1-Pv)当Pv0.5P1时Pc= FL2P-(0.96-0.28)PvCv=Q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，psiaPc-阻塞压力降 psiaFL-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FL系数 调节阀形式流向FL值单座调节阀柱塞形阀芯流开0.90流闭0.80“V”形阀芯任意流向0.90套筒形阀芯流开0.90流闭0.80双座调节阀柱塞形阀芯任意流向0.85“V”形阀芯任意流向0.90角型调节阀 柱塞形阀芯 流开0.80 流闭0.90 套筒形阀芯 流开0.85 流闭0.80文丘里形流闭0.50 球阀 “O”型任意流向0.55 “V”型任意流向0.57 蝶阀60全开任意流向0.68 90全开任意流向0.55 偏心旋转阀流开0.85表2 常用工艺流体的临界压力Pc液体临界压力（psia/bar） 液体临界压力（psia/bar）氨气1636.1/112.8异丁烷529.2/36.5氩707.0/48.8异丁烯529.2/36.5苯710.0/49.0煤油350.0/24.1丁烷551.2/38.0甲烷667.3/46.0CO21070.2/73.8氮492.4/33.9CO507.1/35.0一氧化二氮1051.1/72.5氯1117.2/77.0氧732.0/50.5道式热载体A547.0/37.7光气823.2/56.8乙烷708.5/48.8丙烷615.9/42.5乙烯730.5/50.3丙烯670.3/46.2燃料油330.0/22.8冷冻剂11639.4/44.1汽油410.0/28.3冷冻剂12598.2/41.2氦32.9/2.3冷冻剂22749.7/51.7氢188.1/13.0海水3200.0/220.7HCI1205.4/83.1水3208.2/221.23.12 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。P=P1-P2式中 P-实际压力降，psia 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FL：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FL来对原公式进行修正。P1PvP2PcPvc双阀座球阀图1 阀内压力恢复3.13 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/cm3(即常温)时，每小时流经调节阀的流量数，以m3/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=1.167Kv3.2 气体基本气体确定尺寸公式1）0.5 FL2：一般流动 Q=1360CvCv=2）0.5 FL2：阻塞流动 Q=1178Cv Cv=FL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 psiaP2-下游压力 psiaFL-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：FL、Pc第二步：决定流动状态。液体：（1）判别Pv是大于还是小于0.5P1；（2）由（1）采用相应的Pc公式：（3）PPc为一般流动：PPc为阻塞流动。气体：0.5FL2为一般流动，0.5FL2为阻塞流动。第三步：根据流动状态采用相应Cv值计算公式 3. 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 1638.2psia温度 20F上游压力，P1 149.7psia下游压力，P2 64psia流率，Q 850gal/min蒸气压力，Pv 45.6psia比重，Sg 0.65选用高压阀门，流闭型第一步：查表得FL=0.8, Pc=1636psia第二步： 0.5P1=74.85Pv Pc=FL2(P1-Pv)=66.6 P=P1-P2=149.7-64=85.7 PPc,为阻塞流动。第三步：采用阻塞流动公式 Cv=Q=850=83.9例2 下列操作条件用英制单位给出:气体 空气温度 68F 气体重度，Gg 1上游温度，P1 1314.7psia下游温度，P2 1000psia流率，Q 2000000scfh选用单座阀，流开型。第一步：查表FL=0.9第二步：=0.230.5FL2=0.5*0.92=0.4，为一般流动。第三步：采用一般流动Cv值计算公式Q=1360CvCv= = =56 例3 在例2基础上，改P2=99.7psia=0.920.5FL2=0.5*0.92=0.4为阻塞流动。采用公式为：Q=1178Cv Cv= =46.64. 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