调节阀同孔板一样,是一个局部阻力元件。前者,由于节流面积可以由阀芯的移动来改变,因此是一个可变的节流元件;后者只不过孔径不能改变而已。可是,我们把调节阀模拟成孔板节流形式,见图2-1。对不可压流体,代入伯努利方程为:
| (1) | |
| 解出 | |
| 命 | 图2-1 调节阀节流模拟 |
再根据连续方程Q= AV,与上面公式连解可得:
| (2) |
这就是调节阀的流量方程,推导中代号及单位为:
V1 、V2 —— 节流前后速度;
V —— 平均流速;
P1 、P2 —— 节流前后压力,100KPa;
A —— 节流面积,cm;
Q —— 流量,cm/S;
ξ—— 阻力系数;
r —— 重度,Kgf/cm;
g —— 加速度,g = 981cm/s ;
如果将上述Q、P1、P2 、r采用工程单位,即:Q ——m/ h;P1 、P2 —— 100KPa; r——gf/cm。于是公式(2)变为:
| (3) | |
| 再令流量Q的系数 为Kv,即:Kv = | |
| 或 (4) | |
| 这就是流量系数Kv的来历。 | |
| 从流量系数Kv的来历及含义中,我们可以推论出: | |
| (1)Kv值有两个表达式:Kv = 和 | |
| (2)用Kv公式可求阀的阻力系数 ξ = (5.04A/Kv)×(5.04A/Kv); | |
| (3) ,可见阀阻力越大Kv值越小; | |
| (4) ;所以,口径越大Kv越大。 | |
在前面不可压流体的流量方程(3)中,令流量Q的系数 为Kv,故Kv 称流量系数;另一方面,从公式(4)中知道:Kv∝Q ,即Kv 的大小反映调节阀流量Q的大小。流量系数Kv国内习惯称为流通能力,现新国际已改称为流量系数。
2.1 流量系数定义
对不可压流体,Kv是Q、△P的函数。不同△P、r时Kv值不同。为反映不同调节阀结构,不同口径流量系数的大小,需要跟调节阀统一一个试验条 件,在相同试验条件下,Kv的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。于是调节阀流量系数Kv的定义为:当调节阀全开,阀两端压差△P为100KPa,流 体重度r为lgf/cm (即常温水)时,每小时流经调节阀的流量数(因为此时 ),以m/h 或 t/h计。
例如:有一台Kv =50的调节阀,则表示当阀两端压差为100KPa时,每小时的水量是50m /h。
2.2 Kv与Cv值的换算
国外,流量系数常以Cv表示,其定义的条件与国内不同。Cv的定义为:当调节阀全开,阀两端压差△P为1磅/英寸2,介质为60°F清水时每分钟流经调节阀的流量数,以加仑/分计。
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 (5) 2.3 推论 从定义中我们可以明确在应用中需要注意的两个问题: (1)流量系数Kv不完全表示为阀的流量,唯一在当介质为常温水,压差为100KPa时,Kv才为流量Q;同样Kv 值下,r、△P不同,通过阀的流量不同。 (2)Kv是流量系数,故没单位。但是许多资料、说明书都错误地带上单位,值得改正。 --------------------------------------------------------------------------------- 根据以上定义,该阀体在同种流体条件不同压差下,可以根据Kv来计算流量Q (Q正比于压差△P的平方根) Q=Kv/sqrt(△P) △P单位为bar,Q单位为立方米/小时 |