阀门系数Cv值的确定

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1、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），它也被称为|流动系数|。当为特殊工况选择阀门时，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

2、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（ 16C）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21）当

3、. ：Pv . ：Pc=Fl （P1-Pv）:般流动2) : P- : Pc：阻塞流动当 Pvv 0.5P1 时2:Pc=Fl (P1-Pv)当 Pv _0.5P1 时.：Pc= Fl2 P-(0.96-0.28Cv=Q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 丄Pc-阻塞压力降psiaFl 压力恢复系数见表1P1上游压力psiaPv液体的蒸气压（入口温度处）psiaPc液体临界压力psia 见表2表1典型Fl系数调节阀形式流向Fl值单 座 调 节 阀柱塞形阀芯流开0.90流闭0.80“V”形阀芯任意流向0.90套筒形阀芯流开0.90

4、流闭0.80双座调节阀柱塞形阀芯任意流向0.85“V”形阀芯任意流向0.90角型调节阀柱塞形阀芯流开0.80流闭0.90套筒形阀芯流开0.85流闭0.80文丘里形流闭0.50球阀“0 ”型任意流向0.55“ V ”型任意流向0.57蝶阀60全开任意流向0.6890全开任意流向0.55偏心旋转阀流开0.85表2常用工艺流体的临界压力Pc液体临界压力（psia/bar）液体临界压力（psia/bar）氨气1636.1/112.8:异丁烷529.2/36.5氩707.0/48.8异丁烯529.2/36.5苯710.0/49.0煤油350.0/24.1丁烷551.2/38.0:甲烷667.3/46.0

5、C021070.2/73.8氮492.4/33.9C0507.1/35.0一氧化二氮1051.1/72.5氯1117.2/77.0氧732.0/50.5道式热载体A547.0/37.7r光气823.2/56.8乙烷708.5/48.8丙烷615.9/42.5乙烯730.5/50.3丙烯670.3/46.2燃料油330.0/22.8冷冻剂11639.4/44.1汽油410.0/28.3冷冻剂12598.2/41.2氦32.9/2.3冷冻剂22749.7/51.7氢188.1/13.0海水3200.0/220.7HCI1205.4/83.1水3208.2/221.23.12参数来源1） 实际压力降

6、：定义为上游（入口）与下游（出口）之间的压力差。. ： P=P1-P2式中 L p实际压力降，psiaP1上游压力（阀门入口处），psiaP2下游压力（阀门出口处），psia2）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/min4）阻塞压力降厶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 Fl :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

7、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Fl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=1.167Kv3.2气体基本气体确定尺寸公式P21） V 0.5 Fl2: 般流动P1Q=136

8、0Cv GgT1P1 P2Cv=Q .；GgT1.21360 , P P1 P2P2一2）両皿FL：阻塞流动P11Q=1178Cv -j2GgT 1FLC Q j2GgT1 FCv=Fl1178P1式中：q气体流，scfhCv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 psiaP2下游压力 psiaFl压力恢复系数 见表13.3公式计算步骤第一步：根据已知条件查参数：Fl、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

9、流动。气体：二E v 0.5Fl2为一般流动， -0.5Fl2为阻塞流动。P1P1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20F上游压力，P1149.7psia下游压力，P264psia流率，Q850gal/min蒸气压力，Pv45.6psia比重，Sg0.65选用高压阀门，流闭型第一步：查表得 Fl =0.8, Pc=1636psia 第二步： 0.5P1=74.85 Pv2.：Pc=Fl (P1-Pv)=66.6:P=P1-P2=149.7-64=85.7：P： Pc,为阻塞流动。Cv=Q=850 厚66

10、.6=83.9第三步：采用阻塞流动公式例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，Gg1上游温度，P11314.7psia下游温度，P21000psia流率，Q2000000scfh选用单座阀，流开型。第一步：查表Fl=0.9P P1-P2 1314.7-100022 亠 仏第二步：=0.23 V 0.5Fl =0.5*0.9 =0.4，为一般流动。P1 P11314.7第三步：采用一般流动 Cv值计算公式Q=1360Cv .卩 . P P2GgT1 2cv= Q ：GgT121360， P P1 P220000001* 684602 i *13601314.7 -1000.

11、1314.7 1000=56例3 在例2基础上，改 P2=99.7psia.PP1 =1314.7-99.7一1314.7为阻塞流动。采用公式为:Q=1178Cv -j2GgT1FLQj2GgT1 2000000 J2* 1* (68 + 460)Cv=1178 P仆L 11781314.7*0.9=46.64. 结语合理选择阀门，必须正确选择阀门尺寸，如果阀门尺寸太小，则通过阀门的最大 流量会受到限制并且将影响系统的功能。如果阀门尺寸过大，用户必须承受安装较大 阀门的附加费用。其他的主要缺点是整个流动控制是在行程的前一半完成，意味着位 置的很小变化将产生大的流量变化。此外因为调节发生在行程的前半部，当调节元件 操作接近阀座时流量控制是很困难的。当产生希望的流动特性和最大流量输出时，节 流阀的理想状态是使用全范围行程。因此，我们必须正确计算阀门系数Cv值。