量计算时，定义Cv为控制阀流量系数，它与阀门结构、阀前后压差、进口流体密度和流体特性有关，为无量纲。详细计算中，Cv＝，其中：q是经由控制阀的流量；ρ1是控制阀阀前流体密度；N是工程单位系数，也是无量纲；Δp是控制阀前后压差。不丢脸出，Δp越大，Cv值越小。但是对于发生了梗阻流工况下的控制阀的计算，以上常规的计算压差Δp＝p1－p2的方式并不合用，会导致阀门计算错误，并使阀门选型过小。笔者通过实例先容梗阻流工况的判别步骤及其工况下计算压差的确定，有利于准确的阀门选型。

在某石化改造项目中，有1台阀门是20世纪80年代设计选型的，根据当时的工艺数据，流量qm＝18000kg/h，阀前压力p1＝3.3MPa（A），阀后压力p2＝0.86MPa（A），压差Δp＝2.44MPa，结合温度与密度等参数，计算Cv值，最后选择了1台Cv＝17，口径为5.08cm（2in）的控制阀。然而这台阀门在实际应用中一直偏小，业主反应，即使平时阀门全开，但使用中仍是偏小，迫切但愿该次改造中对阀门进行重新计算并重新选型。深入研究后，发现因为阀后压力p2很小，实际已经发生了梗阻流（闪蒸）的工况，此时进行Cv值计算时，Δp≠2.44MPa，应该代入发生梗阻流时对应的临界压降Δpcr。而Δpcr＜p1－p2＝2.44MPa，导致了原先阀门的计算偏小。

由此可知，通常情况下Δp＝p1－p2，即控制阀阀前压力与阀后压力之差，假如阀前压力p1恒定，则Δp跟着阀后压力p2的变化而变化，p2越小，则Δp越大。假如p2降低到一定的值，经由控制阀的流体发生了梗阻流的情况，Δp的取值则不再即是p1－p2，需要重新考虑。笔者着重讨论梗阻流工况下，阀门Cv值计算时Δp的取值题目，进一步再判定阀门是闪蒸工况仍是气蚀工况以及相应工况下的处理措施。

1 梗阻流的判定

对于不可压缩的流体，控制阀阀前压力p1保持一定时，逐步降低阀后压力p2时，流过控制阀的流量会逐渐增加，但当阀后压力p2降低到某一数值后，流过控制阀的流量到达一个最大极限值qmax，这时再降低p2也不能使通过控制阀的流量再增加了，该最大极限值就是梗阻流（chockedFLow）。因此，p2越小，导致实际控制阀两真个压降大于梗阻流对应的临界压降Δpcr时，会发生梗阻流，即Δp＞Δpcr时，阀门Cv值的计算就不能采用工艺给的压降Δp来计算，而应该采用梗阻流对应的临界压降Δpcr。因此，对于可能发生梗阻流工况的阀门，设计职员在计算时需要特别留意，首先要确认是否确实发生梗阻流，从而选择准确的Δp取值。

对于不可压缩流体，当流体节流时，流速增大，压力降低，最大流速处具有最小压力。但是，当节流后，流束的截面积并没有立刻扩大，而是继承缩小，因而最大流速并不在节流处，而是在节流处下游某处，该处称为静缩流处，该处压力最小，称为pvc。之后，跟着流束截面的扩大，压力增高，流速降低，但终极的出口压力不可能再恢复到进口压力p1，而为p2，即流过控制阀后压力得到恢复，但也存在不可恢复的压力损失。

不可压缩流体发生梗阻流的原因是因为流体经由控制阀后，经由节流，压力会逐渐减小，当压力减小到小于流体的饱和蒸汽压pv，使部门液体汽化，此后即使压力再减小，流量也不再增加了，这样就发生了梗阻流。对于不可压缩的流体，发生梗阻流的前提是下式成立：

（1）式中：pvcr———发生梗阻流时，其静缩流处最大流速对应的最小压力pvc，此时的pvc用pvcr表示；FL———压力恢复系数。Δp由工艺提出，显而易见，重点是如何计算Δpcr的大小。

2 Δpcr的计算

发生梗阻流时，对应的临界压降Δpcr＝F2L（p1-pvcr），以下就pvcr和FL分别进

2.1 pvcr的计算

当发生梗阻流时，其静缩流处最大流速对应的最小压力pvc用pvcr表示。pvcr与液体的介质物理特性有关：

（2）

式中：pv———液体的饱和蒸汽压；FF———液体的临界压力比系数，是液体在进口温度下液体的pv和液体的临界压力pc之比的函数：

（3）

由式（3）可知，FF只和液体的物理性质有关，和阀门的其他参数无关。进而可知，pvcr也只和液体的pv和pc有关，和其他参数无关。流过控制阀的液体一旦确定，pvcr的值也就确定了。

2.2 FL的计算

FL是用来表示控制阀内部流体流经缩流处后，动能转化为静压的恢复能力。

（4）

FL是与阀门和流路特性有关的函数。例如：IEC推荐计算Cv值时，纵贯单座柱塞阀在流开流向时，取FL＝0.9，流关流向时，取FL＝0.8；偏心旋转阀在任意流向时，取FL＝0.85。FL越小，表示该控制阀流路设计越好，其压力恢复系数越好，即经缩流后，静压能够恢复到接近进口压力。例如：蝶阀的FL在0.5～0.68，为高压力恢复阀；纵贯阀FL在0.8～0.9，为低压力恢复阀。通常，工艺提出的Δp越大，即p1和p2差值越大，则选用低压力恢复阀比较合适。比较工艺所提压降Δp和梗阻流下对应的Δpcr的大小，对于不可压缩的液体，发生梗阻流的前提是：

（5）

由式（5）得出：当Δp≥Δpcr＝F2L（p1-FFpv）时，Cv计算公式中的Δp用Δpcr代入计算，得到准确的Cv值。

针对上述实例，笔者重新计算了这台阀门的Cv值。首先，需要判定此台阀门是否发生了梗阻流工况。梗阻流下对应的Δpcr＝F2L（（p1-FFpv），其中根据IEC的推荐取FL＝0.9，pv＝2.81MPa（A），pc＝4.62MPa（A），计算后可得Δpcr＝0.985MPa，远远小于工艺所提的Δp＝2.44MPa，据此可判定，此台阀门已经发生了梗阻流工况。因此，再计算Cv值得10.3，而不是之前所计算的4.962，终极选择了Cv＝44，口径为10.16cm（4in）的控制阀。

3闪蒸和气蚀工况

对于阀门来说，一旦Δp＞Δpcr，发生梗阻流后，就要考虑闪蒸和气蚀两种工况。这时，再根据p2和pv的大小来进行判定。因此，在首先判定Δp＞Δpcr的情况下：若p2＜pv，静缩流处的压力pvc直到阀出口静压p2一直小于流体的pv，部门液体会发生相变，液体会蒸发为气体，形成气液两相的状态，就称为闪蒸（flashing）；若p2＞pv，首先静缩流处的压力pvc低于pv，发生闪蒸，部门液体会发生相变，液体会蒸发为气体，在液相中产气愤泡，接下来下游压力恢复，逐渐增加，到阀出口压力p2又大于流体的pv，则之前形成的气泡又溃裂恢复为液相，这种气泡产生又破裂的全过程称为气蚀（cavitation）。压力变化曲线如图1所示。

图1 闪蒸和气蚀工况阀门前后压力变化示意

在可能发生梗阻流的工况下的阀门计算，工艺必需提供pv，pc等流体的物性参数，便于仪表设计职员进行Δpcr的计算，从而判定Δp和Δpcr的大小，确认是否发生梗阻流。若发生梗阻流，进而再比较p2和pv的大小，确认到底是发生闪蒸工况仍是气蚀工况。

针对上述实例，由上述的判别步骤得知，该阀门已经发生梗阻流的工况。再根据工艺所提的p2＝0.86 MPa（A）＜pv＝2.81MPa（A），可以看出，此阀门已发生了闪蒸工况，这是1台闪蒸阀。

3.1闪蒸工况

闪蒸工况在某些工艺要求中可能无法避免，但是对于控制阀来讲，闪蒸会对阀门的阀芯产生严峻的冲洗破坏，其特点是受冲洗表面有平滑抛光的形状。冲洗最严峻的地方，一般是在流速最大处，通常位于阀芯和阀座环的接触线上或四周。因此，对于会发生闪蒸工况的阀门来讲，由于闪蒸无法避免，所以最好的办法是采用合适的几何外形和材料的阀门来尽可能减小破坏。选型时应留意以下几个方面：

1）选择合适的控制阀类型和流向。不同的控制阀和流向，其压力恢复系数不同，选用FL大的阀门类型和流向，可以防止发生梗阻流。例如：对易于汽化的液体，不宜选用高压力恢复的球阀或蝶阀，可以选用低压力恢复的单座阀。

2）进步材质硬度。通常来说，材料越硬，抗冲洗越久。

3）降低冲洗性流体的速度。设计公道的流路，降低下游流体的流速，从而降低冲洗速度。例如控制阀下游设置扩径管等。

3.2气蚀工况

气蚀工况应该尽量避免。气蚀时阀门内部发生了液变气，气再变液的过程，而当气体变回液体时，因为气泡破裂会开释大量的能量，噪声、振动和冲蚀也同时产生，该情况下阀门的寿命会大幅缩短。典型工况如锅炉给水泵的旁路阀。

由上述分析可知，气蚀是因为静缩流处pvc小于pv，而阀后p2大于pv所导致的。因此，消除和降低气蚀发生的措施如下：

1）控制压降，避免气蚀发生从而防止破坏。例如：采用多级降压的方式，使控制阀的压降分为几级，而每级的压降都确保不使紧缩流处的pvc小于pv，从而消除气泡的产生，也就不会产气愤蚀了。

2）若气蚀无法消除，那么尽可能减少或隔离其破坏，采用与闪蒸解决方案类似的方法，例如进步材质硬度，降低流速等，把气蚀造成的影响降到最小。

3）采用公道的工艺系统，公道地分配工艺管路压力，增大p2，使紧缩流处pvc也增大。若pvc增大到pv以上，就避免了梗阻流的发生，也避免了气蚀的发生。例如，将控制阀安装在下游有较高静压的位置，增设限流孔板等。

4结束语

在工程设计中，设计职员在进行液体控制阀阀门Cv值计算时，要特别留意Δp的取值。假如p2减小到发生了梗阻流工况，Δp的取值就不即是阀门前后压差，而应该即是发生梗阻流时的Δpcr。选择准确的Δp，可以有效地避免Cv计算过小，导致阀门选型过小的题目。同时，一旦判定出发生了梗阻流工况，还可以进一步判定是发生闪蒸工况，仍是气蚀工况，从而采用准确的处理措施，选择准确的阀门类型，延长阀门的使用寿命。