阀门系数Cv值的确定和意义

1、第 1 页 共 6 页阀门系数 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）,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

2、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 60F （ 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、3.11 基本液体确定尺寸公式1) 当PPc=FL2(P1-Pv)：一般流动Cv=QPSg2) PPc：阻塞流动当 Pv0.5P1 时Pc=FL2(P1-Pv) 当 Pv0.5P1 时Pc= FL2P-(0.96-0.28PcP1)PvCv=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 FL- 压力恢复系数见表 1 第 2 页 共 6 页P1- 上游压力psia Pv- 液体的蒸气压（入口温度处）psia Pc- 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

4、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707.0/4

5、8.8 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667.3/46.0 CO21070.2/73.8 氮492.4/33.9 CO 507.1/35.0 一氧化二氮1051.1/72.5 氯1117.2/77.0 氧732.0/50.5 道式热载体A 547.0/37.7 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 11 639.4/44.1 汽油410.0/28.3 冷冻剂 12 598.2/41.2 氦3

6、2.9/2.3 冷冻剂 22 749.7/51.7 氢188.1/13.0 海水3200.0/220.7 HCI 1205.4/83.1 水3208.2/221.2 第 3 页 共 6 页3.12 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），psia 2） 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/min 4) 阻塞压力降Pc:假定如果压力降增加，则流量将按比例

7、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。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

8、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=1.167Kv P1 Pv P2 Pc Pvc双阀座球阀图 1 阀内压力恢复第 4 页 共 6 页3.2气体基本气体确定尺寸公式1）1PP0.5 FL2：一般流动Q=1360Cv2211PPGgTPCv=21211360PPPGgTQ2）1PP0.5 FL2：阻塞流动Q=1178Cv121GgTPFL1Cv=1121178PGgTQFL式中： Q- 气体流， scfh Cv- 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

9、（R=F+460）P1- 上游压力psia P2- 下游压力psia FL- 压力恢复系数见表 1 3.3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：1PP0.5FL2为一般流动，1PP0.5FL2为阻塞流动。第三步：根据流动状态采用相应Cv 值计算公式第 5 页 共 6 页4.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 6

10、4psia 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=QPcSg=8506.6665.0=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。

11、第一步：查表FL=0.9 第二步：1PP=121PPP=7.131410007 .1314=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=1360Cv2211PPGgTPCv=21211360PPPGgTQ=10007.1314210007 .131446068*113602000000=56 例3在例 2 基础上，改P2=99.7psia 1PP=7.13147 .997.1314=0.920.5FL2=0.5*0.92=0.4 为阻塞流动。采用公式为：第 6 页 共 6 页Q=1178Cv121GgTPFL1Cv=FLPGgTQ1121178=9.0*7.1314)46068(*1*211782000000=46.6 5.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的附加费用。其他的主要缺点是整个流动控制是在行程的前一半完成，意味着位置的很小变化将产生大的流量变化。此外