止回阀计算程序

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旋启式止回阀全开状态下的数值模拟

旋启式止回阀全开状态下的数值模拟作者：包玉霞赵全成来源：《科技与创新》2015年第18期摘要：为了得到旋启式止回阀的最大流量和在不同流量下的压力损失曲线，采用了计算流体动力学（CFD）方法，根据止回阀的工作原理，建立了该阀全开状态下的三维有限元模型，并利用Fluent软件中提供的计算方法和物理模型进行了非定常的数值模拟计算，获得了阀门内部流场的压力云图、速度矢量图和不同流量下的压力损失曲线图。

结果表明，该阀在全开状态下流动平稳、压力损失小、阀瓣后方出现了较小的漩涡、没有负压出现，此研究结果为止回阀的设计改造提供了依据。

关键词：旋启式止回阀；压力损失曲线；流体动力学；Fluent中图分类号：TH134 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.18.105目前，国内使用最普遍的是旋启式止回阀，其阀瓣动作主要受流动介质的控制，在阀门关闭瞬间介质为反向流动，易产生对管道系统起破坏作用的水锤现象。

在实际应用过程中，了解止回阀的流量特性和工作特性对充分利用该阀起着非常大的作用，而用试验的方法不仅成本高、操作困难，而且还需较长的时间才能完成。

因此，本文利用流场仿真软件Fluent对某型号的旋启式止回阀进行全三维瞬态数值模拟计算，得到了该阀全开状态下的内部流场结构和压力流量变化曲线。

这不仅节约了成本、缩短了设计周期，还大大减少了不必要的损耗，为旋启式止回阀的设计和计算提供了可靠的依据。

1 旋启式止回阀的结构及其工作原理旋启式止回阀主要由阀盖、阀体、阀座、阀瓣、摇臂、阀杆、支架和销轴等零件组成。

阀瓣由摇杆带动绕销轴旋转启闭，阀座一般采用5°～10°的倾斜密封面，中腔为高压金属密封或填料复合型密封，销轴孔可能发生外漏，因此，采用了内装摇臂旋启式结构。

该阀的设计条件为：公称通径DN=150 mm，公称压力P=5.42 MPa，最高工作温度t=250 ℃。

当介质通过旋启式止回阀时，阀瓣上介质静压力与冲量共同作用使阀瓣开启，介质通过流道，由于阀瓣的阻尼作用，会在阀瓣前、后形成一定的压力差。

6x300旋启式止回阀计算书

L
5. 6. 7.
中法兰强度计算中法兰螺栓强度计算（常温、初加温、高温）附录
备注
6″H44H300LB 阀体 WCB 5. 中法兰强度计算 F 符号 σ 式中符号
w1
公
式
口径单位 DN152.4 Mpa N N N mm mm3 mm mm mm mm Mpa Mpa 5 31267.5 31267.5 1682 25 170031 280 230 190 38 110 82 故合格
备注
实用阀门设计手册表5-82 陆培文主编P1112
结论:
qmf<q<[q]
故合格
旋启式止回阀计算书
项目名称旋启式止回阀磅级 300LB 设计温度目录：实用阀门设计手册表5-10陆培文主编P962
版次编号序号
A SJ-008-05 6″H44H300LB
型号规格 20℃ 生效日期
1. 2. 3. 4.
旋启式止回阀计算书
项目名称旋启式止回阀磅级 300LB 设计温度目录：实用阀门设计手册表5-10陆培文主编P962
版次编号序号
A SJ-008-05 6″H44H300LB
型号规格 20℃ 生效日期
1. 2. 3. 4.
阀体壁厚计算。阀座密封比压计算。阀瓣强度计算。阀盖强度计算。
中法兰强度计算中法兰螺栓强度计算（常温、初加温、高温）附录
备注
6″H44H300LB 阀盖 WCB 4. 阀盖强度计算 I5 口径公式单位 DN152.4 K*p*D2DP/(SB-C)2 P DDP SB C K QLZ L D1 QDJ 设计选定设计选定设计给定设计选定 0.3+1.4*QLZ*L/QDJ*DDP

一种轴流式止回阀的数值模拟

w
其中Z1 =Z2，V1=V2 ，动能修正系数 1 2 1
将已知的关系代入得：
p
p 1
p 2
ghw
式中：hw —能量损失，即：
hw = hl + h f
其中：hl —沿程阻力损失；h f —局部阻力损失
3.阀体流道优化
对图3所示设计3种形式的流道曲面，在流速为4.2m/s工况下进行仿真对比得到第2种曲面形式压力降最小，如图4。
部分的静态压力减小，导致静态压差：P1>P3。静态压力差，提供作用力作用在阀瓣上，使阀门打开。
图2 阀门开启状态图
阀门关闭过程：
当流量明显减少时，静态压差减小，使得作用在阀瓣上的力衰减，同时在弹簧力的作用下，阀瓣立即作出反应，迅速移动关闭阀门。快速反应限制了回流，从而消除了压力波动和水锤的风险。
变化影响，使得流体在这个范围内的压力降呈二次曲线变
化，在阀们开启到二分之一左右位置有极大值存在。当阀
门全开后，流道面积和随流速不变，弹簧不在产生压缩量，
此时，压力降和流体的流速成单调递增曲线关系---即流阻
系数关系式的外在表现形式。
（2）流阻系数特性
根据压降特性图得出不同流速下压降△P，再根据JB/T 5296标准中流阻系数公式：
从阀体应力分析图看出：阀体的应力分布均匀，应力集中处应力值较小。
材料：WCB 口径：DN 500 压力：5.0Mpa
5.CFD分析
（1）压力降特性
图6 压力云图
通过运用有CFD 软件对流体流道进行全开状态下工况仿真，得出压云图（如图6）。
流速：4.2m/s 压力：4.8Mpa
温度：26℃
2P
K V 2

止回阀设计计算说明

止回阀设计计算说明止回阀（Check Valve）是一种用于控制流体单向流动的阀门，通常用于防止液体或气体倒流或逆流。

止回阀广泛应用于工业、建筑和民用领域，如化工、石油、水处理、给排水等行业。

本文将详细介绍止回阀的设计计算过程。

止回阀的设计计算主要包括以下几个方面：1.选型计算：选型计算是指确定所需止回阀的型号和规格。

在进行选型计算时，需要考虑以下几个因素：-流体介质：根据流体介质的性质（如压力、温度、粘度等），选择适用的材质和密封形式。

-流量要求：根据流量要求，选取合适的阀门口径。

-使用压力：根据流体的使用压力，选择适当的阀门压力等级。

-安装和操作条件：根据具体的安装和操作条件，选择适合的阀门结构和类型。

2.流量计算：流量计算是指根据需要流经止回阀的流体介质的参数，计算出流体的流量大小。

流量计算通常涉及以下几个方面：-流速计算：根据流量和管道尺寸，计算出流体的流速。

-压降计算：根据流体的黏度、流速和管道长度，计算出流体通过阀门时的压降。

-温度变化计算：根据流体的温度和热传导系数，计算出流体通过阀门时的温度变化。

-流体状态：根据流体的性质，判断流体是单相流还是多相流。

3.强度计算：强度计算是指根据流体介质的压力和温度，计算出止回阀的强度要求。

强度计算通常涉及以下几个方面：-当前工况计算：根据压力和温度，计算出止回阀在当前工况下的强度要求。

-流体冲击计算：对于易产生流体冲击的工况，需要计算出止回阀在流体冲击的情况下的强度要求。

-紧急关闭计算：根据紧急关闭时止回阀所承受的压力和温度变化，计算出强度要求。

4.密封计算：密封计算是指计算出止回阀的密封性能要求。

密封计算通常涉及以下几个方面：-密封面积计算：根据止回阀的尺寸和压力，计算出密封面的面积。

-密封面压力计算：根据流体的压力和流速，计算出密封面的压力。

-密封材料的选择：根据流体的性质和工作条件，选择适用的密封材料。

设计计算完成后，还需要进行以下工作：-绘制设计图纸：根据设计计算结果，绘制出止回阀的设计图纸。

H44H-2″150Bls旋启式止回阀设计计算

关闭时阀杆总轴向力Total longitudinal force of valve stem while closing
p Dn ＳＢ C Q′FZ DDP D1 l QL
PN设计给定 PN give in design 设计给定give in design 设计给定give in design 设计给定give in design K1QMJ+K2QMF+Qp+QT 设计给定give in design 设计给定give in design (D1-DDP)/2 取Q′或Q″中最大值Max.value Q'and Q" π /4*DDPDDPP 0.3+1.4QLl/QDJDDP KpDDP*DDP/(SB-C)(SB-C) σ W＜〔σ W〕注:σ W＜〔σ W〕为合格
mm
mm
2
N N N Mpa 243 Mpa
22746.95 6046.463 22746.95 26.30921
Bonnet material:WCB NPS:2" Norminal pressure:150Lbs Body design check Temp:Normal temp Applicable cable temp:-29 ℃～425℃ 2"H44H-150Lbs阀盖强度验算(A216\WCB)checking computation for selftightion bonnet intension
DDP p BN bDP
mDP
η QDJ QDF QDT Q′FZ
设计给定give in design PN设计给定 PN give in design 查表3-24 see table 3-24 设计给定give in design 查表3-24See Table 3-24 取(0.2)Choose 0.2 according to fixed flange π /4*DDPDDPP 2π DDPBNmDPP η QDJ K1QMJ+K2QMF+Qp+QT 查表3-24See Table 3-24 bDJ＞6mm时,取bDJ=bDS, π DDPBNqYJ 设计给定Given in design 查表3-9See Table 3-9(by dL) 设计给定Given in design ZF1 QDJ+QDF+QDT+Q′FZ QYJ 取Q′或Q″中最大值Max.value Q'and Q" QL/FL 查表3-9See Table 3-9(by dL) σ L＜〔σ L〕注:σ L＜〔σ L〕为合格

BS 1868-旋启式止回阀计算分析

旋启式止回阀计算根据阀门设计手册“止回阀设计计算项目”，止回阀一般进行下述内容的计算： 1. 密封面上的总作用力及比压 2. 阀瓣强度 3. 阀体和阀盖的厚度 4. 中法兰，连接螺栓及强度5. 销轴受力分析：在介质回流时销轴的受力是“阀瓣组件的离心力和介质冲击阀瓣时的切向分力之和”，因此力很小故不做特别计算。

1.1:密封比压的计算q=MM MN MZb b D Q )(+πMPa 250≤MZ Q =MJ Q MJ Q =4)(2M MN b D +πPq MF =Mb P 101035+式中:MZ Q ———密封面上的总作用力(N)MJ Q ———密封面上的介质作用力(N)MN D ———密封面内径（mm ） M b ———密封面宽度（mm ）P ———设计压力（MPa ）q MF ——密封面的必须比压（MPa ）1.2:阀瓣厚度的计算S B(1)平板阀瓣：S 'B=D ][W MPKP σS B =S 'B +C D MP = M MN b D +D MP ——密封面的平均直径（mm ） K ——结构特征系数 0.3][W σ——材料的许用弯曲应力（Mpa ）C ——附加余量根据S 'B 的值查阀门设计手册P358的表4-14（mm ）（2）蝶形阀瓣：S 'B =1.7][2W RPσ S B =S 'B +CR ——蝶形阀瓣的球面半径（mm ）1.3:阀盖厚度的计算（参考阀门设计手册P392 P367和P368） (1)平板阀盖：（1）预紧状态下：150LB 和300LB b 0 =N/2600LB以上RTJ 环 b 0 =N/8当b 0mm 4.6≤时， b=b 0 D G =D 当b 0mm 4.6>时， b=2.530b D G =D+N-2bW a =3.14 D G by 'Pδ=D ][78.13σG Ga GD S W N ——垫片宽度（mm ） b ——垫片有效密封宽度（mm ） b 0——垫片基本密封宽度（mm ）D G ——垫片压紧力作用中心圆直径（mm ） y ——垫片比压（Mpa ）S G ——螺孔中心圆到垫片压紧力作用中心圆的距离（mm ）σ[]——阀盖材料的许用应力（Mpa ）W a ——预紧状态下需要的最小垫片压紧力（N ）'Pδ——预紧状态下平板阀盖的厚度（mm ）（2）操作状态下：W P =6.28 D G bmP"Pδ=D C PPD S W G G P G ++][)78.13.0(3σ m ——垫片系数P ——设计压力（Mpa ）C ——腐蚀余量（mm ）（查阀门设计手册P358表4-14）"Pδ——操作状态下平板阀盖的厚度（mm ） P δ——平板阀盖的厚度，取预紧和操作状态下阀盖厚度的最大值(mm)(阀盖的厚度要大于等于阀体中法兰的厚度) （2）蝶形阀盖：（1）垫片宽度的校核：N min =N yD A G b b <28.6][σb A =n 'b A （2）螺栓载荷的计算：预紧状态下螺栓载荷：W 'aa = W a操作状态下螺栓载荷：W 'P = W P +0.785D P G 2（3）螺栓面积的计算：预紧状态下螺栓面积：A ]['σa a W =操作状态下螺栓面积：A ]['σp p W =取预紧与操作状态下螺栓面积的最大值：A b P a m A A A MAX ≤=),( （4）螺栓面积的计算：预紧状态下螺栓设计载荷：W 1=][2σbm A A + 操作状态下螺栓设计载荷：W 2= W 'P （5）法兰力矩的计算：法兰预紧力矩：M G a S W 1=法兰操作力矩：M G G T T D D P S F S F S F ++= D F =0.785D2iPT F P D P D i G 22785.0785.0-=预紧状态下： 1W F G = 操作状态下： bmP D F G G 28.6=15.0δ+=S S D21GT S S S ++=δ` 2Gb G D D S -=取法兰预紧和操作力矩的最大值： ),(0P a M M MAX M = （6）法兰应力的计算：轴向应力的计算：][5.1210σλδσ≤=iH D fM 环向应力的计算：R if T Z D YM σδσ-=2][σ≤径向应力的计算：i ff R D e 2133.1λδδσ+=][σ≤合成应力的计算：)2,2('RH T H MAX σσσσσ++=][σ≤。

止回阀设计计算说明书

止回阀设计计算说明书(6”H44H-300Lb)编制:审核:二○○二年三月十八日目录一、壳体最小壁厚验算 (1)二、中法兰螺栓强度校核 (1)三、中法兰强度校核……………………………………………………….. .. 3四、阀盖强度校核 (6)五、阀瓣厚度验算 (7)参考文献1一、壳体最小壁厚验算 1、设计给定S B =16mm （参照API600选取） 2、按第四强度理论验算 S B ’= +C(见设P359) 式中：S B ’—考虑腐蚀裕量后阀体壁厚(mm) P —设计压力（MPa ），取公称压力PN P=5.0 MPa D N —阀体中腔最大内径(mm)D N =190(设计给定) [бL ]t —425℃阀体材料的许用拉应力（MPa ）查表知 [бL ]t= 49.98MPa C —考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm ）S B ’= +C因S B ’-C=8.64,参照表4-14, C 取4mmS B ’=8.64+4=12.64mm 显然S B > S B ’，故阀体最小壁厚满足要求二、中法兰螺栓强度校核 1、设计时给定：螺栓数量n=12螺栓名义直径d B =M20 2、栓载荷计算（1）操作状态下螺栓载荷(N) Wp=F+Fp （见设P368）式中 Wp —在操作状态下螺栓所受载荷（N ）设计说明与计算过程结果S B =16mmS B ’=12.64mm5×190 2.3×49.98-52F —流体静压总轴向力（N ）F=0.785D G 2P 其中 D G 为垫片压紧力作用中心圆直径(mm) D G =196+12=208mm （设计给定） F=0.785×2082×5=169811.2N Fp —操作状态下需要的最小垫片压紧力（N ） Fp=2πbD G mP其中 b=bo （垫片基本密封宽度mm ） b=bo=6mm(设计给定) m 为垫片系数, m=3.0(查表) Fp=2×3.14×6×208×3×5 =117561.6NWp=169811.2+117561.6 =287372.8N （2）预紧状态下螺栓所受载荷Wa （N ） Wa=πbD G Y 式中：Y —垫片比压（MPa ） Y=69MPa(查表) Wa=π×6×208×69=270391.6N 3、螺栓面积计算（1）操作状态下需要的最小螺栓截面积(mm 2) Ap =Wp/[б]t式中：[б]t —425℃下螺栓材料的许用应力（MPa ） [б]t =137.73（MPa ）(查表) Ap= =2086.5 mm 2（2）预紧状态下需要的最小螺栓截面积（mm 2） Aa=设计说明与计算过程结果F=169811.2NFp=117561.6NWp=287372.8NWa=270391.6NAp=2086.5 mm 23式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa ）查表[б] =[б]t =137.73MPaAa= =1963.2mm 2（3）设计时给定的螺栓总截面积 Ab= nd min 2 = ×12×（20-2.5）2=2884.9mm 2（4）比较：需要的螺栓总截面积Am=max （Aa ，Ap ） =2086.9 mm 2 显然 Ab>Am 故：螺栓强度校核合格三、中法兰强度校核 1、法兰力矩计算（见设P369）（1）法兰操作力矩Mp(N ·mm)计算 Mp=F D S D +F T S T +F G S G式中：F D —作用于法兰内直径截面上的流体静压轴向力（N ）F D =0.785Di 2P其中 Di 为阀体中腔内径（mm ） Di=190（设计给定） F D =0.785×1902×5=141692.5N S D 为螺栓中心至F D 作用位置处的径向距离（mm ） S D =35.5（设计给定） F T —流体静压总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体静压轴向力之差（N ）F T =F-F D =169811.2-141692.5 =28118.7N设计说明与计算过程Aa=1963.2mm 2Ab=2884.9mm 2Am=2086.9 mm 2结果4S T —螺栓中心至F T 作用位置处的径向距离（mm ） S T =40.5(设计给定)F G —法兰垫片压紧力（N ） F G =Fp=117561.6N S G —螺栓中心至F G 作用位置处的径向距离S G =36mm （设计给定） Mp=141692.5×35.5+28118.7×40.5+117561.6×36=10401108.7 N ·mm （2）法兰预紧力矩Ma （N ·mm ） Ma=F G S G F G =W其中W 为螺栓的设计载荷（N ） W= [б] = ×137.73=342355.5N Ma=342355.5×36=12324796.6 N ·mm （3）法兰设计力矩Mo(N ·mm)计算 Mo=max(Ma ，Mp )式中 [б]f t—425℃下法兰材料的许用应力（MPa ） [б]f t=82.76MPa （查表） [б]f —常温下法兰材料的许用应力（MPa ） [б]f =120.69MPa （查表）Ma =12324796.6× = 8451405.8N ·mm故Mo=Mp=10401108.7设计说明与计算过程结果Mp =10401108.7N ·mmMa =12324796.6N ·mmMo =10401108.7N ·mm2884.9+2086.5 252、法兰应力计算（1）轴向应力бH （MPa ）计算бH =式中 f —整体法兰颈部应力校正系数f =1(查表)λ—参数 λ=1.42(查表计算) Di 1—计算直径（mm ）因f<1，故Di 1=Di+δo=190+16=206mmбH = =98.5MPa （2）径向应力бR (MPa)计算бR =式中 δf —法兰有效厚度（mm ） δf =37（设计给定）e —系数，e=0.016（查表计算）бR ==50.3MPa（3）切向应力бT(MPa)计算бT = -ＺбR式中 Y , Ｚ—系数，查表得Y=3.837 Ｚ=2.059бT = -2.059×50.3=49.8MPa设计说明与计算过程结果бH =98.5MPaбR =50.3MPaбT =49.8MPa1×10401108.7 1.42×192×206(1.33×37×0.016+1) ×10401108.7 1.42×372×190 Y Mo δf 2Di 3.837×10401108.7 372×19063、应力校核法兰应力应满足下列条件 бH =98.5＜1.5[б]f t =1.5×82.76=124.14 бR =50.3＜[б]f t=82.76 бT =49.8＜[б]f t =82.76 = =74.1＜[б]f t= =74.4＜[б]f t 故中法兰强度满足要求四、阀盖强度校核阀盖法兰计算同阀体,不再重复,下面进行阀盖壁厚计算 δ’= +C(见设P392) 式中：δ’—阀盖计算壁厚(mm) M —碟形阀盖形状系数 M=2.563(查表)P —设计压力(MPa)，取公称压力PN P=5.0 MPa Di —阀盖内径(mm) D N =190(设计给定) [б]t —425℃阀盖材料的许用应力（MPa ）查表知 [б]t = 82.76MPa C —考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm ）δ’= +C 因δ’-C=15,参照表4-14, C 取3mm设计说明与计算过程结果98.5+49.8 22.563×5×190 2 ×82.76-0.5×5 98.5+50.327δ’ =15+3=18mm 设计给定δ=24mm显然δ>δ’，故阀盖壁厚设计满足要求五、阀瓣厚度验算S B ’= D MP +C(见设P432)式中：S B ’—阀瓣计算壁厚(mm)D MP —密封面平均直径(mm) D MP =166（设计给定） K —结构特性系数,K=0.3查表) P —介质工作压力（MPa ）取P=PN=5.0 [бW ]—阀瓣材料许用弯曲应力（MPa ）查表知 [бW ] = 115.64MPaC —考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素而附加的裕量（mm ）S B ’= 166 +C因S B ’-C=19,参照表4-73, C 取3mmS B ’=19+3=22 设计给定S B =23.5 显然 S B >S B ’ 故阀瓣厚度符合要求参考文献《阀门设计手册》机械工业出版社《材料手册》机械工业出版社《机械零件设计手册》机械工业出版社设计说明与计算过程结果 δ’ =18mm δ=24mmS B ’=22mm S B =23.5mm。

止回阀设计计算书

止回阀计算书计算数据名称代号计算公式壁厚计算阀体壁厚按API6D-200公称压力PN设计给定公称通径DN设计给定壁厚系数K1设计手册P361附加裕量C设计给定阀体材料许用应力S设计手册P361计算壁厚S B' 1.5*[K1*DN*PN/(2*S-1.2*K1*PN)]计算附加裕量S B"S B'+C密封面上总作用力及计算比压来源：阀门设计计算手册P33密封面上总作用力Q MZ Q MJ密封面处介质作用力Q MJπ(D MN+b M)2P/4密封面内径D MN设计给定密封面宽度b M设计给定计算比压PN设计给定密封面必须比压q MF查表4-10密封面计算比压q Q MZ/π(D MN+b M)b M密封面许用比压[q]查表4-11中法兰螺柱强度验算来源：阀门设计计算手册P65操作下总作用力 Q'Q DJ+Q DF+Q DT最小预紧力Q"Q YJ螺柱计算载荷Q L取Q'或Q"中较大的值2*P/4垫片处介质总作用力Q DJπ*DDP垫片平均直径D DP设计给定垫片上密封力Q DF2π*D DP*B N*m DP*P垫片有效宽度B N查表4-20垫片宽度b DP设计给定垫片系数m DP查表4-21垫片弹性力Q DTη*Q DJ系数η按固定法兰取（0.2）必须预紧力Q YJπ*D DP*B N*q YJ*K DP 密封面预紧比压q YJ查表4-21垫片形状系数K DP按圆形取（1）螺柱拉应力σL Q L/F L螺柱总截面积F L Z*F1螺柱总数量Z设计给定单个螺柱截面积F10.785*d L 螺柱底径d L设计给定许用拉应力[σL]查表4-9中法兰强度验算来源：阀门设计计算手册P71常温时螺柱计算载荷Q L已算常温时比值系数n Q L/[σw]计算载荷Q同Q LⅠ-Ⅰ断面弯曲应力σwⅠQ*l1/WⅠ力臂l1(D1-D m)/2螺柱孔中心圆直径D1设计给定中法兰根径D m设计给定断面系数WⅠπ*D m h2/6中法兰厚度h设计给定Ⅱ-Ⅱ断面弯曲应力σwⅡ0.4Q*lⅡ/WⅡ力臂lⅡl1+(D m-D n)/4计算内径D n设计给定断面系数WⅡπ(D m+D n)(D m-D n)2/48许用弯曲应力[σw]阀门设计手册P254阀盖强度计算来源：阀门设计计算手册P80计算厚度S B(PRK/2[σW])+C计算压力P设计给定内球面半径R设计给定许用弯曲应力[σW]阀门设计手册P254形状系数K查表4-29过渡半径r设计给定附加裕量C设计给定实际厚度S B'设计给定阀瓣强度校核计算厚度S B0.55D MP(P/[σW])1/2+C 密封面平均直径D MP D MN+b M 计算压力P设计给定许用弯曲应力[σW]阀门设计手册P254附加裕量C设计给定实际厚度S B'设计给定计算结果单位备注17.5mm5MPa203mm1.36.3mm118MPa8.673312883mm14.97331288mm189970N189970N214mm6mm因q MF <q<[q];故合格5MPa8MPa71.875MPa150MPa514031.7375N173594.272N514031.7375N291455.7813N272.5mm164284.8MPa6.4mm12.5mm358291.15625N0.2因为σL<［σL］；故合格173594.272N31.7MPa1177.1385637Mpa 2901.8624mm2 16个181.3664mm215.2230Mpa514031.7375N 4248.196178mm2 514031.7375N 44.45420528Mpa21mm332mm290mm 242826.666740mm 96.92623659Mpa32mm246mm 67882.61333121Mpa18.46280992MPa5MPa350mm121mm2mm15MPa4MPa20mm27.596747752205121328。

阀门流量系数的速算方法

阀门流量系数的速算方法流量系数的速算方法在我们的设计工作中经常要进行各式各样的计算,流量系数正是其中之一。

阀门的流量系数Cv和Kv值是衡量阀门流动能力的重要参数之一，流量系数的大与小,说明了流体通过阀门时其压力损失的大与小，流量系数越大则压力损失越小阀门的流通能力也就越好。

国外的阀门厂通常都把不同类型、不同口径的阀门Cv值列入产品样本中。

在我国，许多用户都要求制造方在样图中例明产品的流量系数Cv值或Kv值。

在新的API规范6D《管线阀门》第22版明确规定：“制造厂（商）应为买方提供流量系数Kv值”。

显然流量系数对管道和阀门设计过程来说是一个非常重要的参数。

阀门的流量系数Cv值最早是由美国流体控制协会在1952年提出的,它的定义是：在通过阀门的压力降每平方英寸1磅（1bf/in2）的标准条件下，温度为15.6℃的水，每分钟流过的美制加仑数（Usgal/min）。

阀门的流量系数Cv随阀门的尺寸、形式、结构而变化，这些变化最终与阀门的压力降有关。

Cv值的计算公式为：Cv=Q(G/ΔP)0.5（1）式中Cv——流量系数Q——体积流量（Usgal/min）ΔP——阀门的压力降(1bf/in2)G——水的密度G=1阀门的流量系数Cv值取决于阀门的结构，而且必须由自身的实际试验来确定。

DN50阀门的典型流量系数(表一)流量系数Cv 值是“英制”的计量单位，人们依据Cv 值的技术定义制定了“米制”计量单位的阀门流量系数Kv 值。

Kv 值的定义是：在通过阀门的压力降为1巴（bar ）的标准条件下，温度为5-40℃的水每小时流过阀门的立方米体积流量（m 3/h ）Kv 值的计算公式：形式Cv 截止阀40-60角式截止阀47Y 形阀门阀杆与管道中心线夹角为45°72阀杆与管道中心线夹角为60°65V 形孔旋塞阀60-80蝶阀蝶板厚度为通道直径的7%333蝶板厚度为通道直径的35%154常规闸阀300-310夹管阀360旋启式止回阀76隐蔽式止回阀123球阀（缩径）131球阀（全径）440Kv=Q(P/ΔP)0..5（2）式中Kv——流量系数Q——体积流量（m3/h）ΔP——阀门的压力降(1bar)G——水的密度(kg/m3)Cv与Kv的关系实际上就是英制单位与米制单位的换算关系。

150LB止回阀设计计算书共7页文档

止回阀设计计算书 2″~12″H44H-150Lb编制: 审核:二○○四年七月三十日浙江永嘉县科维特阀门制造有限公司目录1.阀体壁厚计算————————————————————22.法兰螺栓强度校核——————————————————23.中法兰强度校算———————————————————44.阀瓣厚度验算————————————————————9一、阀体壁厚计算：计算公式： C P S dP t cc +-=)2.12.(5.1式中：t －阀体计算壁厚（英寸）； Pc －额定压力等级（磅）；Pc=150 d －公称通径（英寸）；S －材料需要用的应力（磅/平方英寸）S=7000 C －附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸实际确定壁厚≥计算壁厚为合格二、法兰螺栓强度校核 1、栓载荷计算1）操作状态下螺栓载荷(N)Wp=F+Fp （见设P368）式中Wp —在操作状态下螺栓所受载荷（N ） F —流体静压总轴向力（N ）Fp —操作状态下需要的最小垫片压紧力（N ）式中D G —为垫片压紧力作用中心圆直径(mm)b —垫片有效密封宽度（mm ） bo —垫片基本密封宽度（mm ） m —为垫片系数, m=3.0(查表)当b 0≤6.4mm 时，b=b 0 D G =垫片接触面的平均直径当b 0＞6.4mm 时，053.2b b D G =垫片接触面的平均直径减2b2）预紧状态下螺栓所受载荷Wa （N ）Wa=πbD G Y式中：Y —垫片比压（MPa ） Y=69MPa(查表)2、螺栓面积计算（1）操作状态下需要的最小螺栓截面积(mm2)式中：[б]t—425℃下螺栓材料的许用应力（MPa）t（2）预紧状态下需要的最小螺栓截面积（mm2）式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa）查表[б] =[б]t=137.93MPa（3）设计时给定的螺栓总截面积式中：n—为螺栓数量；d min—每一个螺栓的最小直径（mm）。

阀门流量计算方法

阀门流量计算方法如何使用流量系数How to use Cv阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。

Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。

Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C的水。

Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。

Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve.A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI.公式1FORMULA 1流速：磅/小时(蒸汽或水)FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water)在此：Where:dp = 压降，单位：PSIdp = pressure drop in PSIF = 流速，单位：磅/小时F = flow rate in lbs./hr.= 比容积的平方根，单位：立方英尺/磅(阀门下游)= square root of a specific volume in ft3/lb.(downstream of valve)公式2FORMULA 2流速：加伦/分钟(水或其它液体)FLOW RATE GPM (Water or other liquids)在此：Where:dp = 压降，单位：PSIdp = pressure drop in PSISg = 比重Sg = specific gravityQ = 流速，单位：加伦/分钟Q = flow rate in GPM局限性LIMITATIONS上列公式在下列条件下无效：Above formulas are not valid under the following conditions:a.对于可压缩性流体，如果压降超过进口压力的一半。

止回阀新版计算书

qMF=8.5 Mpa
得出:
FMJ=π*（82+3.5）2*2/4=11477 N FMF=π*（82+3.5）*3.5*8.5=7987 N FMZ=11477+7987=19463 N
2.密封面计算比压q
q= FMZ/[π*(DMN+bM)*bM]
q=19463/(π*(82+3.5)*3.5)=20.7 Mpa
步骤
八、流量系数计算
计算过程
测得qv=54.25m3/h,Δ P=0.00628bar 根据[3]6.2.1公式Kv=qv(ρ /Δ Pρ 0)1/2 得出 Kv=92.9 根据[4]P12公式（1） Cv=1.156Kv 得出Cv=107.39
结果
备注
参考资料： [1].实用阀门设计手册.陆培文主编.机械工业出版社 [2].法兰、螺纹和焊接连接的阀门.美国机械工程师学会 [3].BS-EN-1267-1999 阀门水介质流阻测试 [4].API 6D管线和管道阀门规范第24版美国石油学会标准
结果
备注
σ WI=F*l1/W1 式中: l1=(D1-Dm)/2=13mm W1=π*Dm*h2/6=28050mm3 (Dm=134,h=20mm) 得出: σ
WI=161748*13/28050=74.9
MPa
σ
WI=74.9MPa
4.II-II断面弯曲应力σWII σ WII=0.4*F*l2/WII 式中: l2=l1+(Dm-Dn)/4=13+32/4=21mm WII=(π/6)*[(Dm+Dn)/2]*[(Dm-Dn)/2]2 WII=(π/6)*[(134+102)/2]*[(134-102)/2]2 =15809mm3 得出: σ WII=0.4*161748*21/15809=85.9MPa σ σ

阀门流量计算方法

阀门流量计算方法如何使用流量系数How to use Cv阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。

Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。

Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C的水。

Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。

Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI.公式1FORMULA 1流速：磅/小时(蒸汽或水)FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water)在此：Where:dp = 压降，单位：PSIdp = pressure drop in PSIF = 流速，单位：磅/小时F = flow rate in lbs./hr.= 比容积的平方根，单位：立方英尺/磅(阀门下游)= square root of a specific volume in ft3/lb.(downstream of valve)公式2FORMULA 2流速：加伦/分钟(水或其它液体)FLOW RATE GPM (Water or other liquids)在此：Where:dp = 压降，单位：PSIdp = pressure drop in PSISg = 比重Sg = specific gravityQ = 流速，单位：加伦/分钟Q = flow rate in GPM局限性LIMITATIONS上列公式在下列条件下无效：Above formulas are not valid under the following conditions:a.对于可压缩性流体，如果压降超过进口压力的一半。

阀门设计计算的主要内容

阀门设计计算的主要内容为便于在设计之前对各类阀门的计算内容有个概括了解和便于叙述，现将各类阀门的计算内容作一个大概介绍，对其具体的计算方法将在下面各章中分别加以叙述。

闸阀和截止阀对于闸阀和截止阀，在设计时，一般应进行下列内容的计算：阀体最小壁厚；密封面上的总作用力及计算比压；阀杆的强度核算；阀杆的稳定性校验；闸板或阀瓣的强度计算；中法兰连接螺栓强度校验；中法兰强度计算；阀盖和支架强度计算；阀杆螺母强度计算；阀门转矩及手轮直径的确定；其他主要零件的强度计算。

球阀设计球阀时，通常应进行下列内容的计算：阀体的最小壁厚；球体的最小直径计算；单向密封阀座密封比压的计算；双向密封阀座密封比压的计算；体腔中压力超过1.33倍额定压力时，自动泄压阀座的计算；阀座预紧力的计算；低压密封(气密封)时密封比压的计算；阀杆与球体连接部分挤压强度验算；球阀在最大压差时转矩的计算；阀杆强度的校验；阀座压缩弹簧的计算；中法兰厚度的计算；中法兰连接强度的校验；其他主要零件的计算。

旋塞阀设计旋塞阀时，通常应进行下列内容的计算：阀体最小壁厚；塞体的通道尺寸；塞体的外形尺寸；阀座的介质作用力及计算比压；全压差时，旋塞的最大启闭力矩；阀杆的强度校验；塞体的强度校验；弹性元件及其他主要零件的计算。

止回阀(1)旋启式止回阀及升降式止回阀根据设计时的给定条件，旋启式止回阀一般应进行下述内容的计算：阀体和阀盖最小壁厚的计算；密封面上总作用力及计算比压；中法兰强度计算；中法兰联接螺栓强度校验；阀瓣强度计算。

(2)对于排空止回阀还应计算：旁泄孔；止回阀开启高度，开启力及开启阻力。

蝶阀对于蝶阀一般进行下述内容的计算：压力升位；阀体最小壁厚的计算；阀瓣相对厚度的计算；密封面上密封比压的计算；蝶板上动水作用力及力距；蝶板上静水作用力及力矩；蝶阀的启闭转矩的计算；阀杆强度验算；蝶板的强度验算。

安全阀设计安全阀时，通常应进行下列内容的计算：阀体和阀盖最小壁厚的计算；密封面密封力及密封比压的计算；压缩弹簧的计算；中法兰强度计算；中法兰联接螺栓强度计算；安全阀喉径的确定；杠杆式安全阀阀瓣上的作用力与重锤力平衡方程式；安全阀排量的计算（液体介质、饱和蒸汽、过热蒸汽、气体介质）。

止回阀计算表-新EN

f= 117.24 (MPa)
117.24
1、The calculation of body chamber
D
Inner diameter of chamber in mm
232
C
Minimum positive tolerance in mm
For cast steel: C=5mm
For forge steel or stainless steel: C=2.5mm
11.4
t
Applicable working temperature in℃
415.3
f
Allowable stress, determined on the following basis:
ASME CODE SECTION Ⅱ PART D
ASME：Maximum allowable stress S is 117.24 MPa with the method of interpolation at 415.3℃，therefore
5
Tmin
Calculated minimum thickness of chamber in mm
Tmin=(D×P)/(2×f+ P)+C
8
T1
Actual thickness of chamber in mm
9.
W.P
Calculated working pressure in MPa
W.P=2f(T1-C)/(D-T1+C)
32.1
t
Applicable working temperature in℃
550
f
Allowable stress, determined on the following basis:

止回阀设计计算

止回阀设计计算止回阀是一种用于控制介质单向流动的阀门，在工程设计中扮演着重要的角色。

止回阀的设计计算是其重要的一环，下面我们将围绕这个主题，分步骤进行详细阐述。

第一步：需求分析在进行止回阀的设计计算时，需要对其应用场景进行需求分析。

这个分析过程就是搞清楚止回阀需要具备哪些基本功能和特性，它所要用的介质的特点是什么，工作温度和压力条件是多少等等。

分析出以上因素，将有助于指导设计计算的各个环节，并有利于选择合适的原材料和工艺。

第二步：参数计算参数计算是设计计算的核心，也是其中最重要的环节。

在参数计算之前，需要确定止回阀的结构类型，有哪些材料可以使用，以及较为复杂的流体力学参数的计算等。

在这个环节中，需要分析出阀门截面积、质量流量和流体振荡频率等基本参数，并给出它们的计算公式和具体实例。

第三步：定制阀体设计计算完毕后，需要将所得数据应用到实际阀门的制造中。

阀门的定制是一个基于设计计算所得数据的复杂过程，需要考虑诸如材质、结构特点以及使用环境的进一步细节等内容。

这个过程中，需要对阀门内部的结构和零件进行排布布局，以便满足止回阀的实现要求。

第四步：测试和验证设计计算所得的阀门参数是理论值，为了保证阀门的实际效能，还需要进行测试和验证。

阀门通过工厂测试，以验证其是否符合设计计算要求和工程需求。

测试数据将被用于优化设计和工艺流程，以进一步提高产品质量并降低成本。

总之，在设计计算过程中，我们需要充分考虑到阀门的实际情况和使用环境，同时还要对阀门的结构特点和流体力学参数等内容进行充分分析和计算，最终得出合理的结果并进行测试和验证。

这些工作都将有助于提高止回阀的使用寿命和效能，以满足不同用户的需求。

止回阀流量系数测量

止回阀流量系数测量试验方案
1．流量系数（Cv ）和流阻系数（ξ）分析
根据定义，阀门流量系数Cv 值可按下式计算：
28
106
⨯=Av Cv （m2）（1） 5
.02⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=ξA Av （m2）（2）两式合并得： 28
10265.0⨯⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=ξA Cv （m2）（3）其中： ()2221091.425.04
4-⨯=⨯==ππ
i D A （m2）根据阀门设计要求，当阀门2900=Cv （m2）时，代入（3）式得：
()()731.02810222
6=⨯⨯⨯=Cv A ξ
当水温为40℃，2.992=ρkg/m3，流量为400m3/h 时，阀门压降为：
ρξ2
2
v P =∆ （kPa ）（4）其中：263.26.31.49400=⨯=v m/s ，代入（4）式得：
857.1=∆P （kPa ）
此时，雷诺数为：
5610585.810659.025.0263.2Re ⨯=⨯⨯==-υ
vd
当水温为60℃时，雷诺数为： 6610184.110478.025.0263.2Re ⨯=⨯⨯=
=-υvd 从上述两种水温下，雷诺数基本接近第二自模区，即阀门的阻力系数与雷诺数关系不大，因此流量系数Cv 值可以根据试验测到的ξ值，代入公式（3）计算得到。

2．阀门压力损失估算
管道阻力系数：
()01.010585.8314.0Re 314.025.0525.0=⨯==λ 管道沿程损失：
54.02.9922263.225.03.501.0222=⨯⨯⨯=⋅=∆ρλD v L P g （kPa ）阀门压力损失：
g z f P P P ∆-∆=∆。