第一節(jié)節(jié)流原理與流量系數(shù)

102調(diào)節(jié)閥是怎樣實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的？

? ? 調(diào)節(jié)閥同孔板一樣，是一個(gè)局部阻力元件。調(diào)節(jié)閥是按照信號(hào)壓力的大小，通過改變閥芯行程來(lái)改變閥的阻力系數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。因此，它是一個(gè)可變的節(jié)流元件。但是，我們?nèi)园颜{(diào)節(jié)閥模擬成孔板節(jié)流形式（圖3-1）

103流體力學(xué)中，流體的壓頭有哪三種？

???? ?在流體力學(xué)中，流體的壓力常常用高度來(lái)表示，人們把它稱做壓頭。流體的壓頭有三種：

????? ①流體因所在位置距標(biāo)準(zhǔn)面的高度而具有壓頭叫做幾何壓頭，用流體距標(biāo)準(zhǔn)面的高度h表示；

????? ②流體因有壓力而具有的壓頭叫做靜壓頭，它的大小等于流體柱的壓力，用公式表示就是

104伯努利方程是如何描述流體在管道中流動(dòng)的？

??? ???流體在管道中流動(dòng)時(shí)，總壓力的各部分是會(huì)發(fā)生變化的。當(dāng)管道直徑變化時(shí)，靜壓頭和速度壓頭也隨著變化；而當(dāng)管道傾斜時(shí)，流體在管道各個(gè)點(diǎn)上的幾何壓頭也在改變著。那么，流體的總壓頭有沒有改變呢？

????? 假使流體流過管道時(shí)是理想流體，這就是說(shuō)，流體流過管道時(shí)沒有能量損失，根據(jù)能量守恒定律，流體流過管道的任何一個(gè)斷面，其能量都應(yīng)該是相等的。

????? 如圖3-2所示，有一條由高到低的管道，流體由高處沿傾斜管道流動(dòng)。如果在管道上取兩個(gè)橫斷面A-A和B-B來(lái)研究流體的流動(dòng)，就可發(fā)現(xiàn)以下情況。

????? 當(dāng)流體流到A-A斷面時(shí)，由于A-A斷面的位置比B-B斷面的位置高，因而幾何壓頭比流至B-B斷面時(shí)大。當(dāng)流體流到B-B斷面時(shí)，由于B-B斷面的位置比A-A斷面低，幾何壓頭小了，但由于流速增大的關(guān)系，速度壓頭卻增高了。從圖3-2中可以看到，在理想流體的情況下，流體的總壓頭始終是相等的，用公式表示就是

?? ? ? 式（3-2）就是伯努利方程式，用文字表示就是：當(dāng)理想流體作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，管道上任一斷面的總壓頭不變。伯努利方程式對(duì)于研究調(diào)節(jié)閥工作原理具有非常重要的意義。

105調(diào)節(jié)閥的流量方程式是什么樣的？

? ? ??現(xiàn)在研究調(diào)節(jié)閥的流量方程式，如圖3-3所示。在直徑為d₁的管道AB中，接入一個(gè)調(diào)節(jié)閥，假使閥的孔徑為d₂，另外又在斷面C和D處連接兩個(gè)油壓管a和b。

????? 當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，測(cè)壓管a中液柱的高度為

? ??由于管道是水平的，所以管道中各處的幾何壓頭相等，這樣在斷面C和D處，根據(jù)伯努利方程式就可得到下面公式

?????? 這就是調(diào)節(jié)閥的流量方程式。從這個(gè)公式中可以看出，當(dāng)調(diào)節(jié)閥口徑一定，即調(diào)節(jié)閥接管截面積A一定，并且調(diào)節(jié)閥兩端壓差（p₁-p₂）不變時(shí)，則流量Q隨阻力系數(shù)?而變化。?減小，Q增大；反之，?增大，Q減小。又可從式(3-10)中知道，阻力系數(shù)?與閥的孔徑d₂有關(guān)，即與閥的開度有關(guān)。

?????? 由此可知，調(diào)節(jié)閥就是按照信號(hào)壓力通過改變閥芯行程來(lái)改變閥的阻力系數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

106流量系數(shù)Kv是怎么來(lái)的？

? ? ? ?對(duì)式（3-11）各項(xiàng)參數(shù)若采用單位：A,cm²；P₁、P₂，100kgf/cm²【1kgf/cm²≈100kPa】；p，g/cm³；g，加速度，g=981cm/s²。則有

這就是流量系數(shù)Kv的來(lái)歷。

107有關(guān)流量系數(shù)Kv的幾個(gè)推論是什么？

故流量系數(shù)Kv以前國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱之為流通能力，現(xiàn)在國(guó)際稱之為流量系數(shù)。

108流量系數(shù)Kv的定義是什么？

????? 采用國(guó)際單位制時(shí)，流量系數(shù)用Kv表示。Kv的定義是：溫度為278~313K（5~40℃）的水在10⁵Pa壓強(qiáng)下，1h內(nèi)流過調(diào)節(jié)閥的立方米數(shù)。以m³/h表示。

????? 例如，有一臺(tái)Kv=50的調(diào)節(jié)閥，這表示當(dāng)閥兩端壓差為100kPa時(shí)，每小時(shí)通過的水量是50m³。

109采用英制單位的國(guó)家流量系數(shù)如何表示？其定義怎樣？它與Kv怎樣換算？?

采用英制單位的國(guó)家用Cv表示流量系數(shù)。Cv的定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開、閥兩端壓差為1psi(1磅/英寸²)、介質(zhì)為60℉【】清水時(shí)，每分種流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的美加侖數(shù)，以USgal/min【1 USgal/3.78541dm³】表示。

?????? Kv和Cv的換算如下：Cv=1.167Kv

110流量系數(shù)Kv定義中應(yīng)注意的兩個(gè)問題是什么？

? ? ? 從定義中可以明確在應(yīng)用中需要注意的兩個(gè)問題。

????? ① 流量系數(shù)Kv不完全表示閥的流量，唯有當(dāng)介質(zhì)為常溫水、壓差為100kPa時(shí)，Kv才為流量Q；同樣的Kv值下，液體的密度p、壓差△P不同，通過閥的流量不同。

?????②Kv是流量系數(shù)，故沒有單位。