第二節(jié)流量系數(shù)Kv值計(jì)算公式的修正

111上述討論Kv值計(jì)算公式的扒導(dǎo)中，可以看出該推導(dǎo)中存在什么問題？

? ? ①把調(diào)節(jié)閥模擬為簡(jiǎn)單形式來推導(dǎo)中，未考慮與不同閥結(jié)構(gòu)實(shí)際流動(dòng)之間的修正問題。

? ? ②在飽和的狀態(tài)下，阻塞流動(dòng)（即流量不再隨壓差的增加而增加）的差壓條件為0.5，同樣未考慮不同閥結(jié)構(gòu)對(duì)該臨界點(diǎn)的影響問題。

? ? ③未考慮低雷諾數(shù)和安裝條件的影響。

112上述Kv值計(jì)算公式推導(dǎo)中存在的問題會(huì)造成什么影響？

???? ?由于把調(diào)節(jié)閥模擬為簡(jiǎn)單形式來推導(dǎo)Kv值計(jì)算公式，只考慮到閥門前、后的壓差，而沒有考慮到閥門結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)的影響，而實(shí)際上各種閥門因結(jié)構(gòu)不同，流動(dòng)阻力不一樣，勢(shì)必會(huì)造成很大的計(jì)算偏差。另外，由于沒有考慮低雷諾數(shù)的影響，在極端情況下，當(dāng)雷諾數(shù)很低，例如黏性很大的流體，流體的流動(dòng)已經(jīng)成為層流狀態(tài)，此時(shí)如果仍按簡(jiǎn)單情況推導(dǎo)的Kv值計(jì)算公式計(jì)算，誤差一定很大。

113何謂壓力恢復(fù)？

??? ???當(dāng)流體流過調(diào)節(jié)閥時(shí)，其中壓力變化如圖3-4所示，可知在閥芯、閥座處由于節(jié)流作用而在附近的下游處產(chǎn)生一個(gè)縮流，其流體的流速**，但靜壓*小。在遠(yuǎn)離縮流處，隨著閥內(nèi)的流通面積的增大，流體的流速減小，由于相互摩擦，部分參量轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，大部分靜壓被恢復(fù)，形成了閥門壓差。換言之，流體在節(jié)流處的壓力急劇下降，并在其后的節(jié)流通道中逐漸恢復(fù)，但已經(jīng)不能恢復(fù)到原來的P₁值。這便是壓力恢復(fù)現(xiàn)象。

114何謂壓力恢復(fù)系數(shù)F_L？

? ? ??在原公式的推導(dǎo)中，認(rèn)為調(diào)節(jié)閥節(jié)流處由P₁直接下降到P₂，見圖3-5中虛線所示。但實(shí)際上，壓力變化曲線如圖3-5中實(shí)線所示，存在著壓力恢復(fù)的情況。不同結(jié)構(gòu)的閥，壓力恢復(fù)的情況不同。阻力越小的閥，恢復(fù)越厲害，越偏離原推導(dǎo)公式的壓力曲線，原公式計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際誤差越大。因此，引入一個(gè)表示閥壓力恢復(fù)程序的系數(shù)F_L來對(duì)原公式進(jìn)行修正。F_L稱為壓力恢復(fù)系數(shù)（Pressure recevery facror）,其表達(dá)式為

? ?? ? 式中，分別表示產(chǎn)生閃蒸時(shí)的縮流處壓差和閥前后壓差。

115壓力恢復(fù)系數(shù)F_L如何試驗(yàn)測(cè)定？

? ? ? ?由知F_L是在閥門產(chǎn)生閃蒸時(shí)閥前后壓差△P_c與縮流處壓差△Pv_c之比。用透明閥體做試驗(yàn)將會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)節(jié)流處產(chǎn)生閃蒸，即在節(jié)流處產(chǎn)生氣泡群時(shí)，Q就基本上不隨著△P的增加而增加。這個(gè)試驗(yàn)說明：產(chǎn)生閃蒸的臨界壓差就是產(chǎn)生阻塞流的臨界壓差，測(cè)定此時(shí)的閥前后壓差△P_c和縮流處壓差△Pv_c，便可求得壓力恢復(fù)系數(shù)F_L，F_L值的大小取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀。

? ? ?由試驗(yàn)確定的各類閥的F_L值見表3-1

116F_L的物理意義及其在調(diào)節(jié)閥計(jì)算中如何運(yùn)用？

? ? ? F_L既可表示不同閥結(jié)構(gòu)造成的壓力恢復(fù)，以修正不同閥結(jié)構(gòu)造成的流量系數(shù)計(jì)算誤差，還要用于正常流動(dòng)或阻塞流動(dòng)的判別。

? ? ? 因?yàn)?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: 微軟雅黑, sans-serif; line-height: 25.6px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">F_L定義公式（3-14）中的壓差△P_c就是該試驗(yàn)閥產(chǎn)生阻塞流動(dòng)的臨界壓差。這樣，當(dāng)△P＜△P_c時(shí)為正常流動(dòng)，當(dāng)△P≥△P_c時(shí)為阻塞流動(dòng)。從式（3-14）中可解出液體介質(zhì)的△P_c為

117何謂閃蒸（flashing）現(xiàn)象？

????? 如圖3-1所示，當(dāng)壓力為P1的液體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，流速實(shí)然急劇增加，而靜壓力驟然下降，當(dāng)孔后壓力P2達(dá)到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓Pv時(shí)，部分液體就汽化成氣體，形成 氣液兩相共存的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。產(chǎn)生閃蒸時(shí)，對(duì)閥芯、閥座材料已開始有侵蝕破壞作用，而且影響液體流量計(jì)算公式的正確。

118何謂空化（cavitation）現(xiàn)象？?

如果產(chǎn)生閃蒸之后，P2不是保持在飽和蒸汽壓以下，而是在離開節(jié)流孔之后又驟然上升，這時(shí)氣泡產(chǎn)生破裂并轉(zhuǎn)化為液態(tài)，這個(gè)過程即為空化作用。由此可見，空化作用是一個(gè)過程的兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是液體內(nèi)部形成空腔或氣泡，即閃蒸階段；第二個(gè)階段是這些氣泡的破裂，即空化階段。

119空化作用帶來哪些影響？

? ? ? 一是產(chǎn)生阻塞流，如圖3-6所示，許多氣泡集中在閥的節(jié)流孔后，阻礙流體的流動(dòng)，自然影響了流量的增加，即產(chǎn)生了阻塞情況。

? ? 二是產(chǎn)生汽蝕，如圖3-7所示，產(chǎn)生空化作用時(shí)，在縮流處的后面由于壓力恢復(fù)，升高的壓力壓縮氣泡，達(dá)到臨界尺寸的氣泡開始變?yōu)闄E圓形，接著在上游表面開始變平，然后突然爆裂。所有的能量集中在破裂點(diǎn)上，產(chǎn)生極大的沖擊力。如果氣泡在接近節(jié)流孔后的固體表面處破裂，這種沖擊力會(huì)慢慢地撕裂材料表面，形成類似于煤渣的粗糙表面。

????

120何謂阻塞流？阻塞流對(duì)流量系數(shù)Kv值計(jì)算的影響如何?

? ? ? 阻塞流是指不可壓縮流體或可壓縮流體在流過調(diào)節(jié)閥時(shí)所達(dá)到的**流量狀態(tài)。測(cè)定辦法是：在固定的入口條件下，閥前壓力P1保持一定而逐步降低閥后壓力P2，致使流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量增加到一個(gè)**的極限值，再繼續(xù)降低P2，流量不再增加，這個(gè)極限流量即為阻塞流。阻塞流出現(xiàn)之后，流量與壓差（△P=P₁-P₂）-之間的關(guān)系已不再遵循流量系數(shù)推導(dǎo)公式所描述的規(guī)律。

第二節(jié)流量系數(shù)Kv值計(jì)算公式的修正

121對(duì)于阻塞流情況，為什么只能把開始產(chǎn)生阻塞流時(shí)的閥壓差作為計(jì)算用的閥壓差？

? ? 由圖3-8可見，產(chǎn)生阻塞流時(shí)，若按實(shí)際壓差計(jì)算，對(duì)應(yīng)按非阻塞流條件計(jì)算得到的流量Q'_max要比阻塞流量Q_max大許多。因此，為了精確求得此時(shí)的Kv值，只能把開始產(chǎn)生阻塞流時(shí)的閥壓隆作為計(jì)算用的壓降。

122不可壓縮流體產(chǎn)生阻塞流時(shí)，縮流斷面的壓力P_vc如何計(jì)算？

???? ?用P_vc表示不可壓縮流體產(chǎn)生阻塞流時(shí)縮流斷面的壓力。P_vc可用下式求得：

? ? P_vc=F_F P_v （3-16）。

式中P_v——流體的飽和蒸氣壓力，可從物料的物理數(shù)據(jù)查得；

? ? ?F_F ——流體的臨界壓力比系數(shù)。

? ? ?由上式可知，FF 是在阻塞流條件下縮流處壓力P_vc與閥入口溫度下的液體飽和蒸汽壓力P_v 之比，也是P_v 與液體臨界壓力P_c之比的函數(shù)，可用下式進(jìn)行計(jì)算： F_F=0.96-0.28 （3-17）

? ? ?也可以用圖3-9查出F_F。

123不可壓縮流體是否產(chǎn)生阻塞流的判斷條件是什么？

??? ???從式：可見，只要能求得P_vc值，便可得到不可壓縮流體是否形成阻塞流的判斷條件。顯然，即為產(chǎn)生阻塞流時(shí)的閥壓降。因此再將式（3-16）代入，當(dāng)時(shí)，為阻塞流情況；當(dāng)時(shí)，為非阻塞流情況。famens.com整理，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明全球閥門網(wǎng)。

124可壓縮流體是否產(chǎn)生阻塞流的判斷條件是什么？

? ? ??當(dāng)時(shí)，為阻塞流情況；當(dāng)時(shí)，為非阻塞流情況。其中，X為壓差比；XT為臨界壓差比；FK為比熱容比系數(shù)。

125對(duì)液體計(jì)算公式如何修正？

? ? ? ?當(dāng)時(shí)，為正常流動(dòng)，仍采用原公式（3-13）計(jì)算；當(dāng)時(shí)，因△P增加Q基本不增加，故以△P_C值而不是△P值代入式（3-13）計(jì)算即可，即公式成為Kv=，此時(shí)，將式(3-16)的P_vc值和式（3-17）的FF值代入得

? ? ?（3-18）

式中P_c——液體勢(shì)力學(xué)臨界點(diǎn)壓力，見表3-2；

? ? ?P_v——液體包括蒸汽壓力。

126對(duì)氣體計(jì)算公式如何修正？

? ? ? 原產(chǎn)生阻塞流的臨界差壓條件是，即固定在處，這和實(shí)際情況出入較大。實(shí)際上，△P_C仍與F_L有關(guān)，由試驗(yàn)得臨界壓差條件為

? ? ?利用概念概念推得的新公式有好幾種，但以在原平均重度法公式基礎(chǔ)上修正的新公式（即平均重度修正法）*簡(jiǎn)單、*方便，它只需將原阻塞流動(dòng)下的計(jì)算公式除以F_L即可。若要更精確些，則再除上一個(gè)系數(shù)（y-0.148y³），其中.

? ? ? 蒸汽計(jì)算公式的修正同上。為了便于比較、應(yīng)用，將采用F_L修正的新公式和原公式匯總于表3-3中。

第三節(jié)用平均重度修正法計(jì)算流量系數(shù)Kv值

127計(jì)算液體流量系數(shù)Kv時(shí)，按幾種情況進(jìn)行？

? ? 在計(jì)算液體流量系數(shù)Kv時(shí)，按三種情況分別進(jìn)行計(jì)算：非阻塞流、阻塞流、低雷諾數(shù)。在用判別式判定之后，用不同的公式進(jìn)行計(jì)算。

128非阻塞流怎樣判定和計(jì)算？ ??

???? ?

是非主塞流情況，此時(shí)修正量為零，仍舊采用原公式

（3-19）

? ? ? 此處的壓力單位或壓差單位用的是kgf/cm²；這是照顧過去長(zhǎng)期使用工程單位的習(xí)慣，且許多資料都是用工程單位制表示，這樣使得應(yīng)用起來方便。famens.com整理，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明全球閥門網(wǎng)。

129阻塞流怎樣判定和計(jì)算？

??? ???

? ? ? 其中，△P_c按上面兩種情況分別代入不同的值進(jìn)行計(jì)算。famens.com整理，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明全球閥門網(wǎng)。

130可壓縮流體是否產(chǎn)生阻塞流的判斷條件是什么？

? ? ? ? 可壓縮流體的流動(dòng)有非阻塞流和阻塞流兩種情況，這兩種情況下所有公式不同。

131氣體非阻塞流的流量系數(shù)計(jì)算公式如何？

? ? ? ?氣體非阻塞流Kv值計(jì)算公式仍用平均重度法公式，其公式如下:

(3-21)

132氣體阻塞流的流量系數(shù)計(jì)算公式如何？

? ? ? 氣體阻塞流Kv值計(jì)算公式，是在平均重度法的基礎(chǔ)上加以修正的。一般只需將原平均重度法的阻塞流公式乘以即可

(3-22)

133蒸氣的流量系數(shù)Kv的計(jì)算公式如何？

? ? ? 蒸氣分為飽和蒸氣和過熱蒸氣。飽和蒸氣又分為非阻塞流動(dòng)和阻塞流。

????? 當(dāng)壓差比時(shí)，為非阻塞流動(dòng)，這時(shí)流量系數(shù)計(jì)算公式為

(3-23)

當(dāng)壓差比時(shí)，為阻塞流動(dòng)，這時(shí)流量系數(shù)計(jì)算公式在飽和蒸氣的原平均重度法的阻塞流公式的基礎(chǔ)上乘以1/F_L，即

(3-24)

? ? ?若要更精確些，則再除以一個(gè)系數(shù)（y-0.148y³），其中 ?得

（3-25）

??????? 對(duì)于過熱蒸氣、流動(dòng)狀態(tài)，判別與上面相同。

?????? ?若是非阻塞流，其Kv值計(jì)算公式如下

（3-26）

? ? ?若是阻塞流，其Kv值計(jì)算公式如下

(3-27)

134平均重度修正法計(jì)算流量系數(shù)Kv的步驟如何？

????? ?用平均重度修正法計(jì)算流量系數(shù)Kv的步驟如下。

????? ?第一步：根據(jù)已知條件查參數(shù)F_L、p_c（表3-2、表3-3）。

????? ?第二步：判別流動(dòng)狀態(tài)。

????? （1）判別飽和蒸氣壓p_v是大于還是小于0.5p₁。

???? ? 液體 ：①△p＜△p_c為一般流動(dòng)；

????? ????????? ? ??②△p≥△p_c為阻塞流動(dòng)。

????? ?氣體：famens.com整理，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明全球閥門網(wǎng)。

? ? ? ? ? ?

??????? （2）若pv＜0.5P₁，則取△p_c =F_L²（p₁-p_V）；

??????? ????????若pv≥0.5p₁，則取

? ? ? ??第三步：根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)采用相應(yīng)Kv值計(jì)算公式。

135下述工況的介質(zhì)液氨如何計(jì)算流量系數(shù)？

????? ? ?介質(zhì)液氨，T=33℃，r=0.59gf/cm³,Q=13t/h。p₁=530×100kPa，p₂=70×100kPa, △p=460×100 kPa, p_v=15×100 kPa，選用高壓閥、流閉型，試計(jì)算流量系數(shù)Kv。

???? ? ? 解? 第一步：查表3-1得FL=0.8、查表3-2得p_c=114.5×100 kPa.

???? ? ? 第二步：0.5 p₁=265＞p_v

_? ?????? △p_c= F_L²（p₁-p_V）=0.82(530-15)=329.6

???? ? ? ?由于△p＞△p_c，判定為阻塞流動(dòng)。

???? ? 第三步：采用阻塞流動(dòng)公式

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136下述工況的介質(zhì)水如何計(jì)算流量系數(shù)Kv？

????? 已知介質(zhì)水的流量Q_L=100m³/h,r=0.97gf/cm³，t₁=80℃, p₁ =11.7kgf/cm², p₂kgf/cm²，p_v=0.47kgf/cm²，試選擇調(diào)節(jié)閥并計(jì)算Kv值。

????? 解（Ⅰ）先用V形球閥

??? ??查表3-1，V形球閥的F_L=0.57

因?yàn)??0.5 p₁ =0.5×11.7=5.85＞p_v =0.47

所以 ?△p_c =F_L²（p₁-p_V）=0.575(11.70-0.47)=3.6486

?????? 則△p =p₁-p_V =11.7-5=6.7＞△p_c，為阻塞流動(dòng)。

?????? 采用阻塞流動(dòng)公式（3-20）

? ? ?解（Ⅱ）選用流開流向的直通雙座閥

?????? 查表3-1，F_L=0.90

因?yàn)??0.5 p₁=5.85＞p_V=0.47

所以 ?△p_c = F_L²（p₁-p_V）=0.902（11.70-0.47）=9.096

?????? 則△p =6.70＜△p_c=9.096，為非阻塞流動(dòng)。

?????? 可按公式（3-13）計(jì)算

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137下述工況的介質(zhì)空氣，如何計(jì)算流量系數(shù)Kv？

? ?介質(zhì)空氣，t=20℃，rN=1kgf/m³(標(biāo)準(zhǔn))，Q_N=100m³(標(biāo)準(zhǔn))/h, p₁=2kgf/cm²(絕壓),p₂=1.5kgf/cm²(絕壓)，△p =0.5 kgf/cm²，選用單座閥，流開型，試計(jì)算流量系數(shù)Kv。

????? ?解? 第一步：查表F_L=0.9

第二步：判定為一般流動(dòng)。

??? ? ?第三步：采用一般流動(dòng)Kv值計(jì)算公式

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138將上問中的參數(shù)p2改為p2=1.1kgf/cm2，又如何計(jì)算流量系數(shù)？

?????? 解?? △p =2-1.1=0.9kgf/cm²

? ???? 又因?yàn)閴翰畋?/span>

??? ?? 所以為阻塞流動(dòng)，采用公式為

?????若要理準(zhǔn)確些時(shí)，上式再除以（y-0.148y³），即

139平均重度法原公式與平均重度修正法公式比較有何不同？

????? 歸納起來，有兩個(gè)不同：一是流動(dòng)狀態(tài)判別式不同；二是在阻塞流動(dòng)的情況下計(jì)算公式不同，引入了三個(gè)新的參數(shù)，分別為壓力恢復(fù)系數(shù)F_L、臨界點(diǎn)壓力p _C、（y-0.148y³）。