(优选)调节阀的流量系数及其计算.

如下的形式：
C Q
0
N1FP FR P
（4－12）
式中
FP－管道的几何形状系数，无量纲，当没有附接管件时， FP ＝1；
FR－雷诺系数，无量纲，在紊流体状态时， FR ＝1；
－相对密度，在15.5℃时， ＝1.0;
0
0
N1－数字常数，采用法定计量单位N＝1。 根据计算理论，在计算液体流量系数时，按三种情况分别计算：
Q－ m4 /h
代入式（4－4）得：
Q A
2 10 ΔP
105
（ ㎝3/s ）
3600 20 A P
106
105 •
•
(m3 /h)
Q 5.09 A •
P
(m3 /h) (4－5)
式(4-5)是调节阀的流量方程式
若A不变， ΔP不变，ξ ，Q ；反之， ξ ，Q
若 C 5.09 A
则式（4－5）可改写为：
综合上述三式（4－1），（4－2），（4－3），可得 调节阀的流量方程式为：
Q A 2 P1 P2
（4－4）
若上述方程式各项系数采用如下单位： A－㎝2 ； ρ－g/ ㎝2 (即 10－5N·s2/ ㎝4 )； ΔP－100KPa（ 10N/ ㎝2 ）；
P1，P2－ 100KPa（ 10N/ ㎝2 ）；
对别的可压缩流体，只要把XT乘一个比热系数FK即为 产生阻塞流时的临界条件。
当X ≥ FK XT时，为阻塞流情况
当X ＜ FK XT时，为非阻塞流情况 ㈡流量系数的计算
在确定阀门口径时，最主要的依据和工作程序就是计 算流量系数。
1.不可压缩液体
在安装条件下，为了使流量系数计算公式能适用于各
种单位，并考虑到念度，管道等的影响，可把公式演变为
如果产生闪蒸之后，P2不是保持在饱和蒸汽压之下， 在离开节流孔之后又急骤上升，这是气泡产生破裂并转化 为液体，这个过程叫做空化作用。
4.阻塞流对计算的影响
当阻塞流出现之后，流量与ΔP （P1－P2 ）之间的关 系已不再遵循公式（4－7）的规律。
从图4－3可见，当按实际压差计算时，Q’max要比阻 塞流量Qmax大很多，为粗确求得KV值。
从式（4－9）可见，只要求得PVC便可得到不可压缩液体
是否形成阻塞流的判断条件，显然 FL2 P1 PVC 即为产
生阻塞流时的阀压降，因此，当
P FL2 P1 PVC
即 P FL2 P1 FF PV 时，为阻塞流情况
对于可压缩液体，引入一个称为压差比X的系数
P X
P1
也就是说，阀门压降ΔP与入口压力P1的比称为压差 比。若以空气作用试验流体，对于一个特定的调节阀，当 产生阻塞流时，其压差比是一个固定常数称为临界压差比 XT 。
FL P1 P2 P1 PVC
（4－8）
即：
PT FL2 P1 PVC
（4－9）
上式中ΔPT＝P1－P2， PVC表示产生阻塞流时缩流断面的 压力。
FL值是阀体内部几何形状的函数。一般FL ＝0.5~0.98， FL越小， ΔP 比P1 － PVC小得越多，即恢复越大。
从图4－2中可以看出，球阀的压差损失ΔPA小于单座 阀的压差损失ΔPB 。
只能把开始产生阻塞流时的阀压降 P 作为计算用压 降。
对于不可压缩液体，它产生阻塞流时， PVC值与液体介 质的物理性质有关。
即 式中
PVC ＝FF·PV
（4－10）
PV －液体的饱和蒸汽压力
FF －液体的临界压力比系数
FF值可用下式计算：（也可以从图中查出）
FF 0.96 0.28 PV PC (4-11)
非阻塞流、阻塞流、低雷诺数。在用判别式判定后， 用不同的公式进行计算。
⑴非阻塞流
当 P FL2 P1 FF PV 的情况下，其计算公式为：
KV
10QL L
P
（4－13）
或
KV
102WL
P L
(4-14)
式中 QL－流过调节阀的体积流量，m3/h； WL－流过调节阀的质量。Kg/h， （p＝p1－p2） p1－阀前压力，Kpa p2－阀后压力，kpa pL－液体的密度，g/cm3
KV 和CV的换算如下： CV ＝1.167 KV
2.压力恢复和压力恢复系数 当流体流过调节阀时，其压力变化情况见图4－1和4－2
所示
图４－１流体流过节流孔时压力和 速度的变化
图４－２单座阀与球阀的压力 恢复比较
根据流体的能量守衡定律可知，在阀芯、阀座由与 节流作用而在附近得 下游处产生一个缩流（见图4－1）， 其流体速度最大，但静压最小，在远离缩流处，随着阀门 流通面积得 增大，流体的速度减小，由与相互摩擦，部 分能量转变成内能，大部分静压被恢复但已不能恢复到P1 值。
调节阀的流量系数及其计算
如果调节阀的开度不变，流经调节阀的流体不可压缩，
则流体的密度不变，那么，单位重量的流体的能量损失
与流体的动能成正比，即
H 2
2g来自百度文库
（4－2）
式中 ω－流体的平均速度；
g－重力加速度；
ζ－调节阀的阻力系数
流体调节阀中的平均速度为：
Q
A
（4－3）
式中 Q－流体的体积流量 A－调节阀连接管的横截面积
3.闪蒸、空化及其影响
在调节阀内流动的液体，常出现闪蒸和空化两种现象。
它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重 的噪声、振动，材质的破坏等，直接影响调节阀的使
用寿命。
如图4－1所示，当压力为P1的液体流经节流孔时，流 速突然急剧增加，而静压力下降；当n后压力P2≤PV（饱 和蒸汽压）部分液体就汽化成气体，形成汽液两相共存的 现象，这种现象称为闪蒸。
当介质为气体（可压缩）时，当阀的压差达到某 一 临界值得时，通过调节阀的流量将达到极限。即使进一步 增加压差，流量也不会再增加。
当介质为液体（不可压缩）时，一但压差增大到是以 引起液体汽化，即产生闪蒸和空化作用时，也会出现这种 极限的流量。这种极限流量为阻塞流。由图4－1可知，阻 塞流产生于缩流处及其下游。产生阻塞流时的压差为ΔPT。 为说明这一特性，可以用压力恢复系数FL来描述：
Q C P
（4－6）
式中
C 5.09 A Q
P
（4－7）
在采用国际单位制时，流量系数用KV表示。 KV的定义 为：温度为278～313K（5－40℃）的水在105Pa压降下， 1小时内流过阀门的立方米数。
许多采用英制单位的国家用CV表示流量系数。 CV的定 义为：用40°~60°F的水，保持阀门两端的压差为 阀门全开状态下每分钟流过的水的美加仑数。