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      技術解析:一文解決電動調節閥口徑和Cv值計算

      點擊次數:4395次 發布時間:2019-9-4 19:47:55

      電動調節閥是工業自動化過程控制中的重要執行單元儀表。隨著工業領域的自動化程度越來越高,正被越來越多的應用在各種工業生產領域中。與傳統的氣動調節閥相比具有明顯的優點:電動調節閥節能(只在工作時才消耗電能),環保(無碳排放),安裝快捷方便(無需復雜的氣動管路和氣泵工作站)。

      決定調節閥口徑應根據已知的流體條件,計算出必要的Cv值,然后再根據調節閥的額定Cv值,選取合適的調節閥口徑。

      一、 Cv值計算公式

      Cv值是用來表示調節閥的英制單位流量系數.其定義是:閥處于全開狀態,兩端壓差為1磅/英寸2(7KPa)的條件下,60℃F(+15.6℃)的清水,每分鐘通過閥的美加侖數。

      注:上述公式只適用于流體流動呈紊流狀態,或雷諾數大的場合,流體接近層流或雷諾數較小的場合,上述公式必須進行粘度修正。粘度修正要按粘度修正曲線(雷諾數R的實測系數值)進行修正。

      二、表示調節閥流量系數的其它符號及定義

      C——工程單位制(MKS制)的流量系數,在我國長期使用。其定義為溫度5-40℃的水,在1kgf/cm2(0.1MPa)壓降下,一小時流過調節閥的立方米數.

      Kv——國際單位制(SI制)的流量系數,其定義為:溫度5-40℃的水,在105Pa壓降下,每小時流過調節閥的立方米數。

      注:

      1.C、Cv、Kv之間的關系為:Cv=1.17C Kv=1.01C

      2.我國調節閥流量系數將由C系數變為Kv系數。

      3.IEC推薦公式中的符號C是作為各種運算單位的流量系數的通用符號,不同運算單位計算出的流量系數,用公式中的數字常數Ni來區別。因此,勿與我國長期使用的C值混淆。

      三、粘度修正

      液體粘度大于100SSU(賽波特秒),或者大于20CST(厘斯),計算所要求的Cv值應按下列次序進行粘度修正。

      1.不考慮粘度影響,用公式(1)或(1')求出Cv。

      2.用公式(A)和(B)或者用公式(A')和(B'),求出系數R。

      3.從粘度修正曲線上,求出系數R相對應的Cv的修正系數。

      4.用這個修正系數乘以第一步求出的Cv。

      5.然后,從Cv值一覽表上,選取合適的調節閥口徑。

      四、系數R的計算公式

      備注:液體粘度≥200SSU,使用公式(B)或(B')計算,粘度小于200SSU,請把SSU粘度單位換算成cst粘度單位,再用公式(A)或(A')計算。

      五、閃蒸修正

      熱力學認為:當飽和溫度的熱水或者接近飽和溫度的熱水,流經調節閥節流口壓力會降低,調節閥出口處流出的水中可能會有水蒸氣。在這流動條件下,液體流動的基本定律就不再是正確的。所以,計算調節閥口徑的傳統方法也就不適用。

      在這種情況下,要求出所要求的Cv值,應按下列步驟進行。

      式中:

      △T=在進口壓力下的液體飽和溫度與進口溫度之差

      △Pc=計算流量用的允許壓差(kgf/cm2)

      P1=進口絕對壓力(kgf/cm2 abs)

      Ps=進口溫度下液體的絕對飽和壓力(kgf/cm2 abs)

      (2)只有當公式(C)或(D)計算出的△Pc小于調節閥上的實際壓差△P時,公式(1)或(1')必須用△Pc,而不準用△P。

      六、除水以外的其它液體

      對于水以外的其它液體,雖然也可像水一樣采用,“臨界壓差法”或“液體氣體混合比重法”等,但這兩種方法必須已知液體的飽和壓力或臨界壓力數據。目前,僅局限于已知飽和壓力或臨界壓力的幾種液體才采用這兩種方法計算,其它液體一般不用這兩種方法。一般的計算方法是求出閃蒸的比率。然后分別計算出液體和氣體的Cv值,它們的之和作為計算結果。閃蒸的比率:

      式中:i1—進口(T1)下的焓(Kcal/kg)

      i2—出口壓力P2的飽和溫度(T2)下的焓(Kca1/kg)

      r2—出口壓力P2的飽和濕度(T2)下的潛熱(Kca1/kg)

      Cp—的液體比熱,(Kca1/kg)

      圖 2

      七、氣體計算公式

      氣體計算公式是把液體計算公式的比重,經過換算后得出的。這個比重是取進口一側狀態下的比重呢,還是取出口一側狀態下的比重呢,還是取其兩者平均值呢?實驗證明。取平均值的計算結果比較接近實驗數值。所以最近普通采用比重平均值來計算Cv值。

      另外,氣體在△P≥P1/2狀態時,氣體的流速達到音速,流量會達到飽和狀態。壓差在增大,流量也不會增加了。因此應分△P<P1/2和△P≥P2/2兩種情況加以討論。

      Q:最大流量(在760mmHgabs,15.6℃條件下)

      G:比重(空氣=1)

      T:流體溫度(℃ )

      P1:進口絕對壓力(kgf/cm2abs)

      P2:出口絕對壓力(kgf/cm2abs)

      △P=P1-P2(kgf/cm2abs)

      式中:

      Q:最大流量(ft3/h)(在14.7psi abs, 60F條件下)

      G:比重(空氣=1)

      T:流體溫度(°F )

      P1:進口絕對壓力(1bs/in2abs)

      P2:出口絕對壓力(1bs/in2abs)

      △P=P1-P2

      (注:P1和P2為最大流量時的壓力)

      八、水蒸氣計算公式

      它與氣體一樣,也應分兩種情況加以討論。

      (注:P1和P2為最大流量時的壓力)

      九、其它蒸氣計算公式

      其它蒸氣的計算公式,同水蒸氣的計算,可得到

      (注:P1和P2為最大流量時的壓力)

      十、公稱通徑的選擇

      調節閥公稱通徑選擇,是由最大Cv值、可調范圍,以及調節閥有足夠的調節余量,這幾個因素來決定的。

      最大Cv值和最小Cv值是分別在最大流量和最小流量條件計算出的二個數值。

      1.最大Cv值

      鑒于額定Cv值有±20%、-10%的調節誤差,建議等百分比閥在90-95%開度內的值作為最大Cv值,線性調節閥在80~90%開度內的值作為最大Cv值。

      2.常用Cv值

      常在低開度下工作,閥芯易于磨損,再從控制性能上考慮,希望閥在50~80%開度范圍工作。

      3.最小Cv值

      閥的最小Cv值應在固有的可調范圍之內,實際上大多數調節閥控制流體時,開度變化、閥上壓差也相應變化。開度與流量之間的固定流量特性,變成了實際的流量特性,可調范圍也變小了。閥達到最小Cv值時,希望閥在10~20%開度上工作,如果要使閥在更小的開度范圍內工作,應選擇可調范圍較小的調節閥,或者改用一臺大,一臺小的切換閥,用這二臺閥分程控制流量。

      十一、縮小閥孔

      單座閥、雙座閥及角閥等調節閥,同一個公稱通徑,設計了幾組不同的縮小閥孔,它的流量系數比原來的額定值小一檔或小二檔,籠式閥只要更換套筒就可以做到這一點,蝶閥、三通閥、隔膜閥等沒有縮小閥孔的規格。

      縮小閥孔的調節閥用于下列場合:

      (1)從機械強度上考慮,(管道應用引起)必須選用大尺寸的閥體。

      (2)閥的流量系數今后有可能加大。

      (3)降低大壓差產生的噪音,或者增加閥體各部分的強度。

      (4)漸縮管成本太高

      (5)閥體受閃蒸流體和高壓差流體、氣蝕破壞時,增大下流側流出截面積,可減輕氣蝕破壞。

      上海滬禹泵閥設備有限公司專業從事生產和銷售蒸汽調節閥,溫度調節閥,壓力調節閥,流量調節閥等自控閥門及配套控制儀表產品,歡迎咨詢和選購。

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