工程設計中調節閥壓力恢復系數FL的應用分析
| 作 者： | 上海醫藥設計院 俞加波 |
| 摘 要： | 不同形式調節閥的壓力恢復系數FL值不同，各制造廠同形式調節閥的FL值亦會不同，本文結合工程設計實例討論如何選用FL合適的調節閥。 |
| 關鍵字： | 阻塞流 壓力恢復系數FL 閥后縮脈處壓力 最大允許壓差 |
1、引言
在工程設計中，經常需要對調節閥進行選型與計算，以達到穩定控制的目的。但調節閥選型與計算時對FL的考慮較困難。本文除對FL的一般規律作分析，同時通過實例，對可能出現阻塞流工況，如何深入考慮FL作出分析。
2、阻塞流的產生
在流量系數Cv的計算公式中，閥前壓力P1，閥后壓力P2的取壓位置及流體通過調節閥的壓力降變化情況如圖1所示。
圖1 閥內的壓力恢復特性
閥上壓降為ΔP=P1-P2。按能量守恒定律，在流體縮脈處的流速最大而壓力最低，即壓力降最大，稱為ΔPvc。縮流處后流體流速又減小，直至P2處大部分靜壓得到恢復，此時壓力降為ΔP。
當介質是液體，在壓差足夠大時，部份液體在該操作溫度下汽化，即發生了閃蒸。液體中夾帶了蒸汽，產生了二相流，液體不再是不可壓縮的，這時即使再增加壓差，流量也不再增加，這種極限流量現象稱為液體阻塞流。
3、FL的具體分析
3.1 FL的定義
FL=Sqt（ΔP/ΔPvc）=Sqt（P1-P2）/（P1-Pvc） （1）
3.2 FL的意義
FL是一個實驗數據，表明了調節閥在液體通過后動能轉變為靜壓能的恢復能力（見圖1），也表明了液體產生阻塞流的臨界條件，故FL又稱為臨界流量系數。提出FL的目的，在于判斷液體通過調節閥時是否產生隆塞流，并用于計算調節閥的最大允許壓差。
3.3 阻塞流的判斷
理論上用與的大小關系來判斷是否產生阻塞流，但在工程計算時用壓差大小來判斷。圖2表明了通過閥門的流量與壓差的關系。
圖2 流量與壓差的關系
最大允許壓差定義為ΔPc：
ΔPc = FL2 * ΔPvc=FL2* （P1-FFPv） （2）
Pv：操作溫度下的液體飽和蒸汽壓
FF：液體臨界壓力比系數
3.4 決定阻塞流的因素
從公式2來看，一旦操作工況決定，最大允許壓差ΔPc與FL有關系。阻塞流的產生與通過調節閥流量的大小，調節閥口徑沒有關系。
4、FL值的一般規律
4.1FL值的大小與調節閥的結構形式、流向、開度有關。一般情況下，制造廠提供的FL值是指調節閥全開下的數值。
4.2幾何結構完全相同的調節閥FL值相同，并與口徑無關。同一類型的調節閥由于各制造廠的結構略有不同，故FL也有差別。
4.3國際知名的制造廠提供了各系列調節閥的FL值，國內也有推薦值。詳見表1，表2。
表1 Masoneilan 偏心旋轉閥
Parcent of Plug Rotation | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
FL | Flow to Open | 0.96 | 0.93 | 0.91 | 0.89 | 0.88 | 0.87 | 0.87 | 0.86 | 0.86 | 0.85 |
Flow to Close | 0.94 | 0.91 | 0.88 | 0.83 | 0.80 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.70 | 0.68 | |
表2 國產調節閥FL的推薦值
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