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如何選用合適的調節閥
2017-8-28 閱讀(1542)
流量系數(CV)一般用來表示閥門的流通能力，為了選用合適的調節閥，必須根據所使用條件計算出必要的CV值，然后根據額定流量系數選擇合適的調節閥型號。在可壓縮工況下，流體在節流過程中壓力降低，體積膨脹，密度減小，閥內的流動情況與不可壓縮相比復雜很多。因此對于一般多用于可壓縮工況下的多級降壓調節閥，其流量系數的計算方法也較為特殊，典型的可壓縮工況下CV值的計算主要有壓縮系數法及膨脹系數法兩類常用方法。
1、壓縮系數法
壓縮系數法在20世紀50年代由蘇聯提出，是計算可壓縮工況下流量系數的早期公式之一。壓縮系數法考慮到氣體的可壓縮性，在一般的液體計算公式中添加一個氣體壓縮系數ε，對液體計算公式進行校正。此種方法對計算模型做了很大簡化，把不同形式的調節閥都簡化為同樣的流量噴嘴，然后認為在噴嘴中氣體介質流動的過程是一個絕熱過程，再用能量平衡方程導出計算公式，即：
式中 γN——標況下的氣體重度，單位為kgf/m3(1kgf=9.8N);
Q——標況下的體積流量，單位為m3/h;
T——氣體溫度，單位為K;
p1——閥前壓力，單位為kgf/m2(1kgf=9.8N);
?p——閥前后壓差，單位為kgf/m2。
壓縮系數ε可用試驗確定，一般對空氣試驗可得：
除了壓縮系數法，早期還有閥前密度法、閥后密度法及平均密度法等方法。早期公式只能適用于壓力恢復程度不高的場合，在非臨界流區間內能夠保證較好的計算精度。但由于公式對計算模型的簡化，隨著?p/p1增大到臨界壓差比時就會產生較大的誤差，在過渡區和臨界區內無法滿足要求。
2、膨脹系數法
針對早期計算公式均未考慮閥門的壓力恢復特性對計算的影響，在20世紀70年代一些國外廠商提出了以膨脹系數法、多項式法和正弦法為代表的一系列后期公式，對早期公式進行了改良，能較好滿足非臨界區到臨界區的計算精度。與早期公式相比較，以膨脹系數法為代表的后期公式的計算結果更加經濟，可以減少不必要的浪費。其中膨脹系數法以其計算的簡便性被IEC推薦為標準公式。膨脹系數法由用于液體情況下的計算公式引入膨脹系數Y進行修正而得出，當Y=1時，膨脹系數法也適用于不可壓縮的液體工況。
式中ρN——標況下的氣體密度，單位為kg/m3;
Q——標況下的體積流量，單位為m3/h;
T1——氣體入口溫度，單位為K;
p1——閥前壓力，單位為kPa;
X——壓差比，X=?p/p1;
Z——壓縮系數。
膨脹系數Y指在相同雷諾數下，可壓縮性介質的流量系數與不可壓縮介質的流量系數之比。它表示了流體從閥入口流到節流孔下游流通面積zui小的縮流斷面處時的密度變化，以及壓差變化時縮流斷面面積的變化。
式中FK——比熱比系數，FK=K/1.4。
由于計算公式本身不包含上游條件時流體的實際密度，膨脹系數法引入了壓縮系數Z來補償某些條件下實際氣體和理想氣體的偏差。膨脹系數Y用來校正從閥入口處到喉管處氣體密度的變化，Y和喉管處面積與入口面積之比、通道形狀、壓差比X、雷諾數以及比熱比系數FK等因素有關。膨脹系數法對影響可壓縮流體流動的諸多因素都進行了全面的考慮，所以能在全部的流動范圍內保證較高的計算精度，且適用于各種類型的閥門，應用比較廣泛。
結語
應用于高壓差條件下的多級降壓調節閥作為管路系統之中的關鍵設備，在控制過程中發揮著至關重要的作用。本文對常見的串級式調節閥、多層套筒式調節閥、迷宮式調節閥三種不同類型的多級降壓調節閥產品的工作原理、核心結構、特點以及分別適用的場合進行了系統的介紹，為用戶了解多級降壓調節閥的基本類型和特點提供了參考。此外，由于多級降壓調節閥經常應用于可壓縮工況，本文還對可壓縮工況下流量系數的典型計算方法進行了歸納和總結，使用戶能夠依據正確的計算方法對調節閥的具體型號進行選擇。總之，本文對于用戶了解專門應用于高壓差場合下多級降壓調節閥的特點并合理地選用提供了一定的參考。
