工程設計中調節(jié)閥壓力恢復系數FL的應用分析
作 者: | 上海醫(yī)藥設計院 俞加波 |
摘 要: | 不同形式調節(jié)閥的壓力恢復系數FL值不同,各制造廠同形式調節(jié)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(jié)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(jié)閥進行選型與計算,以達到穩(wěn)定控制的目的。但調節(jié)閥選型與計算時對FL的考慮較困難。本文除對FL的一般規(guī)律作分析,同時通過實例,對可能出現(xiàn)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(jié)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(fā)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(xiàn)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(jié)閥在液體通過后動能轉變?yōu)殪o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(jié)閥時是否產生隆塞流,并用于計算調節(jié)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(jié)閥流量的大小,調節(jié)閥口徑沒有關系。
4、FL值的一般規(guī)律
4.1FL值的大小與調節(jié)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(jié)閥全開下的數值。
4.2幾何結構完全相同的調節(jié)閥FL值相同,并與口徑無關。同一類型的調節(jié)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(jié)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(jié)閥FL的推薦值
閥型式 | 閥芯型式 | 流向 | FL |
單座閥 | 柱塞形 | 流開 | 0.90 |
柱塞形 | 流閉 | 0.90 | |
窗口形 | 任意流向 | 0.90 | |
套筒形 | 流開 | 0.90 | |
套筒形 | 流閉 | 0.80 | |
雙座閥 | 柱塞形 | 任意流向 |
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