目前,调节阀计算技术国外发展很快,就KV值计算公式而言,早在20世纪70年代初ISA(国际标准协会标准)就规定了新的计算公式,国际电工委员会IEC也正在制定常用介质的计算公式。下面介绍一种在平均重度法公式基础上加以修正的新公式。
1 原公式推导中存在的问题
在前节的KV值计算公式推导中,我们可以看出原公式推导中存在如下问题:
1)把调节阀模拟为简单形式来推导后,未考虑与不同阀结构实际流动之间的修正问题。
2)在饱和状态下,阻塞流动(即流量不再随压差的增加)的差压条件为△P/P=0.5 ,同样未考虑不同阀结构对该临界点的影响问题。
3)未考虑低雷诺数和安装条件的影响。
2 压力恢复系数 FL
由P1在原公式的推导中,认为调节阀节流处由P1直接下降到P2,见图2-3中虚线所示。但实际上,压力变化曲线如图2-3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。FL称为压力恢复系数(Pressure reecvery factor),其表达式为:
(9)式中, 、 表示产生闪蒸时的缩流处压差和阀前后压差。 |
![]() 图2-3 阀内的压力恢复 |
关键是FL的试验问题。用透明阀体试验,将会发现当节流处产生闪蒸,即在节流处产生气泡群时,Q就基本上不随着△P的增加而增加。这个试验说明:产生闪蒸的临界压差就是产生阻塞流的临界压差,故FL又称临界流量系数(Critical flow factor),因此FL既可表示不同阀结构造成的压力恢复,以修正不同阀结构造成的流量系数计算误差,又可用于对正常流动,阻塞流动的差别,即FL定义公式(9)中的压差△Pc就是该试验阀产生阻塞流动的临界压差。这样,当△P<△Pc时为正常流动,当△P≥△Pc时为阻塞流动。从(9)公式中我们即可解出液体介质的△Pc为:△Pc = FL2(P1-Pv) (10)
由试验确定的各类阀的FL值见表2-3。
3 梅索尼兰公司的公式——FL修正法
1)对流体计算公式的修正
当△P<△PC时,为正常流动,仍采用原公式(4);当△P≥△Pc时,因△P增加Q基本不增加,故以△Pc值而不是△P值代入公式(4)计算即可。当△Pv≥0.5P1时,意味差有较大的闪蒸,此时△Pc还应修正,由试验获得:
(11)
式中:Pc表示液体热力学临界点压力,见表2-4。
2)对气体计算公式的修正
原产生阻塞流的临界差压条件是△Pc=0.5P1,即固定在△P/P1=0.5处,这和实际情况出入较大。实际上△Pc仍与FL有关,由试验得临界压差条件为:△Pc = 0.5 FL2 P1 (12)
利用FL概念推得的新公式有好几种,但以在原平均重度法公式基础上修正的新公式最简单、方便,即平均重度修正法,它只需将原阻塞流动下的计算公式除上FL即可。若要更精确些,则再除上一个系数(y-0.14y3),
其中
。
蒸气计算公式的修正同上。为了便于比较、应用,将采用FL修正的新公式和原公式汇总于表2-2中。归纳起来,有两个不同:一是流动状态差别式不同;二是在阻塞流动的情况下计算公式不同。引入了3个新的参数:FL、PC、(y-0.148y3)
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介质 |
流动 状态 |
原计算公式 | 新计算公式 | |||
| 流动状态判别 | 计算式 | 流动状态判断 | 计算式 | |||
| 液体 | 一般流动 | 无 |
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同原计算式 | |
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阻塞 流动 |
- | - |
![]() 当 时![]() 当 时
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||
| 气体 |
一般 流动 |
△P/P1 < 0.5 |
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同原计算式 | |
|
阻塞 流动 |
|
|
|
原计算式乘 或
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||
| 蒸气 |
饱 和 蒸 气 |
一般 流动 |
同气体 |
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同气体 | 同原计算式 |
|
阻塞 流动 |
同气体 |
|
同气体 |
原计算式乘 或
|
||
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过 热 蒸 气 |
一般 流动 |
同气体 |
|
同气体 | 同原计算式 | |
|
过热 蒸气 |
一般 流动 |
同气体 |
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同气体 | 同原计算式 |
|
阻塞 流动 |
同气体 |
|
同气体 |
原计算式乘 或
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表 中 代 号 及 单 位 |
Q:液体流量 m³/h QN:气体流量 Nm³/h GS:蒸气流量 kgf/h r:液体重度 g/cm³ rn:气体重度 kg/Nm³ P1:阀前压力 100KPa P2:阀后压力 100KPa △P:压差 100KPa |
※ Pv:饱和蒸气压100KPa
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(来源:中国泵阀第一网)
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