阀门系数Cv值确定

阀门系数Cv 值的确定

概述：

通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv ）,时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv 值，它是近似值，并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10％。

如一个阀门不能正确计算Cv ，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果Cv 对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够，会使工艺系统流量不够。此外，因为阀门的节流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的Cv 也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。

如果Cv 计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。通常闭合元件，如旋塞或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置，它将被吸入到阀座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。

1. Cv 的定义 一个美国加仑（3.8L ）的水在60°F （16℃）时流过阀门，在一分钟内产生1.0psi （0.07bar ）的压力降。

2. Cv 值的计算方法

3.1 液体

3.11 基本液体确定尺寸公式

1) 当∆P ＜∆Pc=F L 2

(P1-Pv)：一般流动

Cv=Q

P

Sg

∆ 2) ∆P ≥∆Pc ：阻塞流动 当Pv ＜0.5P1时

∆Pc=F L 2(P1-Pv) 当Pv ≥0.5P1时 ∆Pc= F L 2［P-(0.96-0.28

Pc

P 1

)Pv ］ Cv=Q

Pc

Sg

∆ 式中 Cv----阀门流动系数； Q------流量，gal/min ；

Sg-----流体比重（流动温度时）；

∆P----压力降，psia

∆Pc---阻塞压力降 psia F L -------压力恢复系数 见表1

P1-------上游压力 psia

Pv--------液体的蒸气压（入口温度处） psia

Pc--------液体临界压力 psia 见表2 表1：典型F L系数

表2 常用工艺流体的临界压力Pc

1）实际压力降：定义为上游（入口）与下游（出口）之间的压力差。

∆P=P1-P2

式中∆P------实际压力降，psia

P1------上游压力（阀门入口处），psia

P2------下游压力（阀门出口处），psia

2）确定比重：

流体比重Sg值应该使用操作温度和比重数据参考表确定。

3）流量Q：每分钟流过阀门的流量数（加仑），单位：gal/min

4) 阻塞压力降∆Pc:假定如果压力降增加，则流量将按比例增加。但是存在一个点，此处进一步增加压力降将不改变阀门流率，这就是通常所称的阻塞流量。∆Pc用来表示发生阻塞流率的理论点。

4）压力恢复系数F L：调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图示中需线所示。但实际上，压力变化曲线如图中实线所示，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F L来对原公式进行修正。

图1 阀内压力恢复

3.13 Kv与Cv值的换算

国内的流量系数是用Kv表示，其定义为：当调节阀全开，阀两端压差∆P为100KPa，流体重度r为1gf/cm3(即常温)时，每小时流经调节阀的流量数，以m3/h或t/h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

3.2 气体

基本气体确定尺寸公式 1）

1

P P ∆＜0.5 F L 2

：一般流动 Q=1360Cv

2

2

11P P GgT P +•

∆ Cv=2

12

11360

P P P GgT Q

+•∆ 2）

1

P P

∆≥0.5 F L 2：阻塞流动

Q=1178Cv

1

21GgT P • FL 1

Cv=

•1

1

21178P GgT Q

F L 式中：Q--------气体流，scfh

Cv-------确定阀门尺寸系数

Gg-------比重或气体与标准状态下空气的比值

T1-------绝对上游温度（°R=°F+460） P1-------上游压力 psia P2-------下游压力 psia

F L --------压力恢复系数 见表1

3.3 公式计算步骤

第一步：根据已知条件查参数：F L 、Pc 第二步：决定流动状态。 液体：（1）判别Pv 是大于还是小于0.5P1； （2）由（1）采用相应的∆Pc 公式：

（3）∆P ＜∆Pc 为一般流动：∆P ≥∆Pc 为阻塞流动。 气体：

1P P ∆＜0.5F L 2

为一般流动，1

P P ∆≥0.5F L 2为阻塞流动。 第三步：根据流动状态采用相应Cv 值计算公式

3. 计算实例题 例1 下列操作条件用英制单位给出：

液体 氨

临界压力 1638.2psia 温度 20°F

上游压力，P1 149.7psia 下游压力，P2 64psia 流率，Q 850gal/min 蒸气压力，Pv 45.6psia 比重，Sg 0.65 选用高压阀门，流闭型

第一步：查表得F L =0.8, Pc=1636psia 第二步： Θ0.5P1=74.85＞Pv

∴∆Pc=F L 2

(P1-Pv)=66.6 ∆P=P1-P2=149.7-64=85.7 ∆P ＞∆Pc,为阻塞流动。 第三步：采用阻塞流动公式

Cv=Q

Pc Sg

∆=8506

.6665.0=83.9 例2 下列操作条件用英制单位给出:

气体 空气 温度 68°F 气体重度，Gg 1

上游温度，P1 1314.7psia 下游温度，P2 1000psia 流率，Q 2000000scfh 选用单座阀，流开型。 第一步：查表F L =0.9

第二步：

1P P ∆=121P P P -=7

.131410007.1314-=0.23＜0.5F L 2=0.5*0.92

=0.4，为一般流动。

第三步：采用一般流动Cv 值计算公式 Q=1360Cv

2

211P P GgT P +•∆ Cv=

21211360

P P P GgT Q

+•∆ =()1000

7.13142

10007.131446068*113602000000+•-+• =56 例3 在例2基础上，改P2=99.7psia

Θ

1P P ∆=7

.13147.997.1314-=0.92≥0.5F L 2=0.5*0.92

=0.4