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选型计算

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流通能力计算

[ 2023-07-13 ]
调节阀的流通能力Kv值，是调节阀的重要参数，它反映流体通过调节阀的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流通能力Kv值的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的尺寸，必须准确计算调节阀的额定流量系数Kv值。
调节阀额定流量系数的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为105Pa，流体的密度为1g/cm3，额定行程时流经调节阀以m3/h或t/h的流量数。
一般液体的Kv值计算
a.       非阻塞流
式中： FL—压力恢复系数，查表1。
FF—液体临界压力比系数，F=0.96-0.28
Pv—阀入口温度下，液体的饱和蒸汽压（绝对压力），查表4～表10。
Pc—物质热力学临界压力，查表2和表3。
QL—液体流量m3/h。
ρ—液体密度g/cm3
P1—阀前压力（绝对压力）KPa.
P2—阀后压力（绝对压力）KPa.
b.阻塞流
式中：各字母含义及单位同前。
2.低雷诺数修正（高粘度液体Kv值的计算）
液体粘度过高时，由于雷诺数下降，改变了流体的流动状态，在Re<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的Kv值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式为：
式中：φ—粘度修正系数，由Re查图求得。
对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀：
Re=70000
对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀：
Re=49600
式中：K'v—不考虑粘度修正时计算的流通能力。
γ—流体运动粘度mm2/s。

雷诺数Re
粘度修正曲线

3.气体的Kv值的计算：
a.一般气体
当P2>0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：Qg—标准状态下气体流量m3/h，
Pm— (P1、P2为绝对压力)KPa,
△P=P1-P2 G—气体比重（空气G=1），
t—气体温度℃
b.高压气体（PN>10MPa）
当P2>0.5P1时，
当P2≤0.5P1时，
式中：Z—气体压缩系数，可查GB2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》。
4.蒸汽的Kv值的计算
a.饱和蒸汽
当P2>0.5P1时，
当P2≤0.5P1时
式中：Gs—蒸汽流量Kg/h
P1、P2含义及单位同前
K—蒸汽修正系数
部分蒸汽的K值如下：
水蒸汽K=19.4           甲烷、乙烯蒸汽K=37
氨蒸汽K=25              丙烷、丙烯蒸汽K=41.5
氟里昂11K=68.5     丁烷、异丁烷蒸汽K=43.5
b. 过热水蒸汽
当P2>0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：△t—水蒸汽过热度℃ Gs、P1、P2含义及单位同前。
5.两相流的Kv值计算：
当介质为气液两相流量，一般采用分别计算液体和气体的Kv值，然后相加求取调节阀总Kv值，这种方法是基于两种流体相互独立互不影响的观点，但实际上随着液 相和气相成分的变化，流体的状态趋向也不同，所以计算出Kv值的误差较大，在实际使用中常用的是湿蒸汽和含有水蒸汽的水。下面介绍一种蒸汽与凝液混合液体 Kv值计算方法，计算步骤为：
（1）根据混合介质中蒸汽和凝液含量，求出汽化液。
（2）根据汽化率及进口压力P1从图中查行修正系数Ks.
（3）将已知流量除以Ks得到相应的蒸汽流量作为计算流量。
（4）应用蒸汽的Kv值计算公式求出Kv值。
6.口径选择步骤：
根据过程，确定调节阀的口径，具体步骤为：
（1）首先根据生产能力和设备负荷计算最大流量Qmax和最小流量Qmin
（2）根据所选择的流量特性及系统特点选定S值，然后再根据压力分配和管路损失，确定最小压差△Pmin和最大压差△Pmax
（3）按流通能力计算公式，求行最大流量时的Kvs。
（4）根据Kvs在所选产品型式的标准，选取大于Kvs并接近的Kv值。
（5）根据选定的Kv值和流量特性，验证调节阀的开度，要求开度在10%与90%之间。
（6）计算R，验算可调比。
（7）名项验证合格后，根据Kv值确定调节阀的口径。
表 1   调 节 阀 参 数 表
压力恢复系数FL
层流系数Fs
压差比最大值XT
可调比 R
初始闪蒸系数Kc
直通单座阀
0.9
1.05
0.72
30
0.65
直通双座阀
0.85
0.85
0.70
30
0.7
套筒阀
0.9
1.06
0.75
30
0.65
角型阀
0.9
1.08
0.72
30
0.64
高压阀
0.9
1.03
0.68
30
0.64
隔膜阀
-
-
-
10
-
偏心旋转阀
0.85
1.06
0.61
100
0.60
蝶阀
0.68
0.92
0.38
15
0.30
球阀
0.57
-
0.25
200
-
注：1.隔膜阀无资料，可按双座阀确定FL和XT，按单座阀确定Fs.
2.FL值在阀全开时测得。
表 2 气 体 的 性 质 表
名 称
分子式
分子量
气体常数R
密度ρ0kg/cm3
相对密度(在0℃760mmHg下)(空气=1)
沸点TbK(在760mmHg下)
比热比X(在20℃及760mmHg下)
临 界 点
在0℃760mmHg下
在20℃760mmHg下
温度 Tc K
压力Pc kgf/cm2
密度ρc kg/m3
空 气
28.96
29.28
1.2928
1.205
1.00
78.8
1.4*
132.42～132.52
38.4
328～320
氮
N2
28.0134
30.27
1.2506
1.165
0.9673
77.35
1.4*
126.1
34.6
312
氧
O2
31.9988
26.5
1.4289
1.331
1.1053
90.17
1.397*
154.78
51.7
426.5
氩
Ar
39.948
21.23
1.7840
1.38
87.291
1.68
150.7
49.6
535
氖
Ne
20.183
42.02
0.9000
0.6962
27.09
1.68
44.4
27.8
483
氦
He
4.003
211.84
0.17847
0.1380
4.215
1.66
5.199
2.34
69
氪
Kr
83.80
10.12
3.6431
2.818
119.79
1.67
209.4
56.1
909
氙
Xe
131.30
6.46
5.89
4.53
165.02
1.666
289.75
59.9
1105
氢
H2
2.016
420.63
0.08988
0.084
0.06952
20.38
1.412*
32.976
13.2
31.45
甲 烷
CH4
16.043
52.86
0.7167
0.668
0.5544
111.7
1.315*
190.7
47.3
162
乙 烷
C2H6
30.07
28.20
1.3567
1.263
1.0494
184.52
1.18*
305.45
49.8
203
丙 烷
C3H8
44.097
19.23
2.005
1.867
1.5509
231.05
1.33*
369.95
43.4
220
正丁烷
C4H10
58.124
14.59
2.703
2.091
272.65
1.10*
425.15
38.71
228
异丁烷
C4H10
58.124
14.59
2.675
2.0692
261.45
1.11*
408.15
37.2
222
正戊烷
C5H12
72.151
11.75
3.215
2.4869
309.25
1.07*
469.75
34.37
244
乙 烯
C2H4
28.054
30.23
1.2604
1.174
0.975
169.45
1.22
283.05
51.6
227
丙 烯
C3H6
42.081
20.15
1.914
1.784
1.48
225.45
1.15*
365.05
47.1
233
丁 烯-1
C4H8
56.108
15.11
2.500
1.9338*
266.85
1.11*
419.15
40.90
233
顺丁烯-2
C4H8
56.108
15.11
2.500
1.9338*
276.85
1.1214*
433.15
42.89
238
反丁烯-2
C4H8
56.108
15.11
2.500
1.9338*
274.05
1.1073*
428.15
41.89
238
异丁烯
C4H8
56.108
15.11
2.500
1.9338
266.25
1.1058*
417.85
40.77
234
乙 炔
C2H2
26.038
32.57
1.1717
1.091
0.9063
189.13
(升华)
1.24
309.15
63.7
231
苯
C6H6
78.114
10.86
3.3
2.553
353.25
1.101
562.15
50.19
304
一氧化碳
CO
28.0106
30.27
1.2504
1.165
0.9672
81.65
1.395
132.92
35.6
301
二氧化碳
CO2
44.00995
19.72
1.977
1.842
1.5291
194.75
(升华)
1.295
304.19
75.28
468
一氧化氮
NO
30.0061
28.26
1.3401
1.0366
121.45
1.4
179.15
66.1
52
二氧化氮
NO2
46.0055
18.43
2.055
1.59
294.35
1.31
431.35
103.3
570
一氧化二氮
N2O
44.0128
19.72
1.9781
1.530
184.69
1.274
309.71
74.1
457
硫化氢
H2S
34.07994
24.88
1.539
1.434
1.1904
212.85
1.32
373.55
91.8
373
氢氰酸
HCN
27.0258
31.38
1.2246
0.947
(3C)
298.85
1.31
(65℃)
456.65
54.8
200
氧硫化碳
COS
60.0746
14.12
2.721
2.105
222.95
378.15
63
臭 氧
03
47.9982
17.67
2.144
1.658
161.25
261.05
69.2
537
二氧化硫
SO2
64.0628
13.24
2.927
2.726
2.264
263.15
1.25
430.62
80.4
524
氟
F2
37.9968
22.32
1.695
1.31
85.03
1.358
172.15
56.8
473
氯
Cl2
70.906
11.96
3.214
3.00
2.486
238.55
1.35
417.15
78.6
573
氯甲烷
CH3Cl
50.488
16.8
2.3044
1.782
249.39
1.28
416.15
68.1
353
氯乙烷
C5H2Cl
64.515
13.14
2.870
2.22
285.45
1.19
(16℃0.3～0.5)标准大气压
455.95
53.7
330
氨
NH3
17.0306
49.79
0.771
0.719
0.5964
239.75
1.32
405.65
115.0
235
氟里昂-11
CCl3F
137.3686
6.17
6.20
4.8
296.95
1.135
471.15
44.6
554
氟里昂-12
CCl2F2
120.914
7.01
5.39
4.17
243.35
1.138
385.15
40.0
558
氟里昂-13
CClF3
104.4594
8.12
4.654
3.6
191.75
1.150
(10℃)
302.05
39.4
578
氟里昂-13
CC12FCC1F2
187.3765
4.53
8.274
6.4
320.75
487.25
34.80
576
注：※—15.6℃时的值。
1mmHg=133Pa。
1kg/cm2=0.1MPa。
表 3 液 体 的 性 质 表
,
名 称
分 子 式
分子量
密度ρ20 kg/m3(在20℃时)
沸点tb℃(在760mmHg时)
临 界 点
体积膨胀系数μ·1051/℃
温度tc℃
压力Pc kgf/cm2
密度ρc kg/m3
水
H2O
18.0
998.2
100.00
温度tc ℃
225.65
307
18
水 银
Hg
200.6
13545.7
356.95
374.15
107.6
5000
18.1
溴
Br2
159.8
3120
58.8
1460
105.4
1180
113
硫 酸
H2SO4
98.1
1834
340 分解
311
57
硝 酸
HNO3
63.0
1512
86.0
124
盐酸(30%)
HCl
36.47
1149.3
环丁矾
C4H8SO2
120
1261 (30℃)
285
丙 酮
CH3COCH3
58.08
791
56.2
235
48.6
268
143
甲乙酮
CH3COC2H3
72.11
803
79.6
260
39.5
酚
C6H3OH
94.1
1050 (50℃)
181.8
419
62.6
二硫化碳
CS2
76.13
1262
46.3
277.7
75.5
119
乙 醇 胺
NH2CH2CH2
61.1
170.5
甲 醇
CH3OH
32.04
791.3
64.7
240
81.3
272
119
乙 醇
C2H5OH
46.07
789.2
78.3
243.1
64.4
275.5
110
乙二醇
C2H4(OH)2
1113
197.6
正丙醇
CH3CH2CH2OH
60.10
804.4
97.2
265.8
51.8
273
98
异丙醇
CH3CHOHCH3
60.10
7485.1
82.2
273.5
54.9
274
正丁醇
CH8CH2CH2CH2OH
74.12
809.6
117.8
287.1
50.2
乙 腈
CH3CN
41
783
81.6
274.7
49.3
240
正戊醇
CH3CH2CH2CH2CH2OH
88.15
813.0
138.0
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