閥門的流體計算原理

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   之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹 閥門的流體計算是確定與閥門的水力特性有關的參數過程。閥門的所有流體計算均以幾個基
    本公式為依據，并根據閥門的類型和工作條件又有所不同。
    在簡單的情況下，即水平管道內的總壓頭耗費在使液體流動（造成速度壓頭）和克服流體
    阻力上。這種情況可以從已知的公式得出：關于流量計算方法流量計算公式  近幾年CSD使用了孔板，彎管，阿牛巴，威力巴等流量測量元件。現將公式整理如下。 1. 孔板  流量計算式：         
  

         qv=qm/ρ1 式中

 qm——質量流量，kg/s；      

qv——體積流量，m3/s；      

C ——流出系數；    

ε——可膨脹性系數；

β——直徑比，β=d/D；  

d——工作條件下節流件的孔徑，m；

D——工作條件下上游管道內徑，m；

△p——差壓，Pa；  

ρ1——上游流體密度，kg/m3。  

由上式可見，流量為C、ε、d、ρ、△p、β（D）6個參數的函數，此6個參數可分為實測量（d、ρ、△p、β（D））和統計量（C，ε）兩類。實測量有的在制造安裝時測定，如d和β（D），有的在儀表運行時測定，如△p和ρ1統計量則是無法實測的量（指按標準文件制造安裝，不經校準使用），在現場使用時由標準文件確定的C及ε值與實際值是否符合，是由設計、制造、安裝及使用一系列因素決定的，只有*遵循標準文件（如GB/T2624-93）的規定，其實際值才會與標準值符合。但是，一般現場是難以做到的，因此，檢查偏離標準就成為現場使用的必要工作。  應該指出，與標準條件的偏離，有的可定量估算（可進行修正），有的只能定性估計（估計不確定的幅度與方向）。在實際應用時，有時并非僅一個條件偏離，如果多個條件同時偏離，并沒有很多試驗根據，因此遇到多種條件同時偏離時應慎重對待。

 2. 阿牛巴  流量計算式：

vbq——體積流量 （Nm3/h）

 vkpN——單位換算系數

RDF——雷諾數修正系數

aF——材料熱膨脹系數

MS（k）——流量系數

YF——氣體膨脹系數

 PBF——標準壓力的校正系數

TBF——標準溫度的校正系數

TFF——流動溫度的校正系數

PVF——超壓縮因子

 bZ——在標準溫度和壓力下，氣體的壓縮系數

gF——氣體的比重系數

4. 彎管      

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥流體沿彎管弧形通道流動時,由于受角加速度的作用,產生離心力,在彎管的內外側管壁處產生差壓,差壓與流量有一定關系,可以由差壓的測量求得流量值.本世紀初(1911年)已經有關于用彎管測量水流量的文章出現,隨后的幾十年彎管流量計的試驗研究一直在進行著,積累了豐富的資料,并在一些場合獲得應用,如作為管道的流量指示器、流量控制系統的檢測器和在核工業系統的應用等。彎管流量計的使用特點為：可利用現場工藝管道的彎管，無需再安裝檢測件，無附加壓損，適用于臟污介質，測量重復性好等。但是由于彎管的結構參數比較復雜，至今未有統一的結構形式，其流量系數需實流校準方能可靠應用。
    H= AHv +A珥+A鞏+△珥    (3-1)
    式中H-總壓頭(m)；
    AH。——消耗在速度上的壓頭損失(m)；
    AHr-克服管道摩擦的壓頭損失(m)；
    AHh-克服管道轉彎、管接頭、異徑管等處阻力的壓頭損失(m)；
    AHf-克服閥門局部阻力的壓頭損失(m)。
    *，在管道內介質的流動有兩種狀態：層流和紊流。在*種情況時，壓頭損失與管
    路中液體的平均流速成比例：在第二種情況下，壓頭損失與液體流速的平方成比例。
    當Re。<Re。時，產生層流；當Re。>Re。時，產生紊流。
    式中Re。——與管路直徑有關的雷諾數；
    R。。——臨界雷諾數（對于管道，通常取Re。=2320），對于各種不同管道系統雷諾數臨界值
    是不同的，可達到2 x104或1×105。
    當Re。≤105時，必然要產生帶有平方關系的AH =f(釘2)紊流。
    對于圓形截面管式中穢——管道內介質的流速（截面的平均流速）(n∥s)；
    D-管道內徑(mm)；
   ——介質的運動粘度( II12/S)。
    介質的運動粘度也可以用斯托克斯(St)或者厘斯(cst)來表示。lSt= 10 -41112/S，lcSt=10“m2/s。
    介質的粘度亦可用動力粘度叼，其單位為泊(P)或者厘泊(cP)，動力粘度叼與運動粘度 V( IT12/S)的關系為
    艫1020000p
    式中田——動力粘度(Pa。s)；
    p-介質密度( g/IIW13)。
    介質通過閥門的壓頭損失一般可用下式表示：
    AHf= Av十Bvz
   式中A和B-閥門一定開度下的常數。
    若為粘性介質且流速很低時，*項Av起決定性作用，在其他情況下；第二項Bv2起決定性作用。
    在絕大多數情況下，管道內介質的流動呈紊流狀態，Av值對壓頭損失影響不大，故可忽略不計。因此，在閥門計算時，通常采用下述公式：
    AHt= Bv2實驗證實，此公式要的表示形式為
    AHt= Bv“式中戈=1.6 -2.4。
    由于目前還沒有足夠的數據說明閥門結構對指數石的影響，通常取x=2。
    通過對多種閥門的試驗表明，在一般情況下，對于水可以取x=2。為了進行閥門的流體阻力計算，必須知道管道內介質的流速穢，此流速可以通過流量來確定（即質量流量g。或體積流量g，）。
    管道內輸送介質通常采用表3-1的流速。介質在管道內所選取的流速取決于技術與經濟因素和具體使用條件。例如在火電站，由于蒸汽在高壓下的密度很大，故高壓蒸汽在管道內所選取的流速比低壓蒸汽要低。
    為了簡化計算，在閥門流體阻力計算公式中采用下列計量單位：介質流速v-m/s；液體或氣體的密度p_g/1111113；壓力-MPa。表3-1管道內一般采用的流速（單位：m/s）
    若流量規定用體積流量q。，單位為rr13/h，則流速移(m/s)按式(3-2)計算：
式中AN-管道橫截面積，按公稱尺寸計( 1111112)。
    如果流量規定用質量流量g。，單位為t/h，則流速”(m/s)按式(3-3)計算：式中p-在給定條件下(即壓力為p，單位為MPa，溫度為f(℃)時）液體或氣體的實際密
    度，單位為g/mm3。
    如果介質是可壓縮的氣體，其密度p( g/mm3)按下式計算：
    p=RT-K =K
    0. Olp-    OlpM
式中pT——在給定條件下，氣體的理論密度（g／一3），Pr= RT一或P-r= 848t，
    K -壓縮系數，考慮實際密度與理論密度（按理想氣體計算）間的誤差，幾種氣體的K
    值按圖3-1 -圖3-10選取；
    卜一熱力學溫度(K)，T=273 +tC；
    R——氣體常數(kg．m/kg．K), R=篇筍；
    脅一相對分子質量，按表3-2規定；
    p-壓力(MPa)。
    為了計算流經管路水蒸汽的質量流量g。( t/h)或者確定其管道直徑，可利用圖3-11的諾模圖。此圖包含四個變數p、gm、穢和D，根據三個給定的參數確定第四個參數。
①蒸汽流速ctZhi／s)
8薔覆勤疊蘭K    、
④例P-10. OMPa:t=4500C;qm=50t/h; v=80m/s;D-80mm
圖3-11確定管內蒸汽流量的圖表
    閉路閥的壓頭損失可以用△H( m)，或△p( MPa)表示。它們之間的關系是：lOm高的水柱產生一個大氣壓的壓力，因此，對于水：

式中p-壓頭日產生的壓力(MPa)；
  H-～壓頭(m)。
  對于密度為p的液體：因此
    則式(3-1)可改寫成：話    p= APv+ APr+ APh+Apf
    式中p-壓頭日產生的壓力(MPa)；
APv-消耗在速度上的壓力損失(MPa)；
Ap r-克服管道摩擦的壓力損失(MPa)；
  Aph-克服管道轉彎、連接件、彎管及異徑管等阻力的壓力損失(MPa)；
  Ap，——克服閉路閥或調節閥局部阻力的壓力損失(MPa)。Apf =p．-p2
其中Pi-閥前的壓力(MPa)；
    p2-閥后的壓力(MPa)。
    假定液體的全部位能轉換成動能，則可得到理想液體在靜壓頭日作用下的流動速度，其值
等于物體在這個高度的自由降落速度穢( m/s)：因此，式(3-4)中的各項可寫成：
    △Pv=毛．lOp△pT =f吉·驀．lOp△ph=∑fh．老．lOp  Apf=
式中p-介質的密度（g/1111113）；
    g-重力加速度，g=9.8lm/sz；
    f-一摩擦系數；
    L-管道長度(m)；
    D-管道公稱尺寸(m)；
    彘——管道連接件的局部阻力系數；
    f，——閉路閥或調節閥的局部阻力系數。
將上述公式代入(3-4)得：
    p：（，+f L+∑fh）丟．1叩+∑玉驀．IOp    (3-5)
    由此可見，在已知總壓頭的情況下，管道內介質的流速及流經管道的介質流量，將根據管道
和安裝在管道上的閥門的阻力而有所不同。
    在管道閥門系統內，當總壓頭恒定時，閥門阻力的變化會改變介質的流量，而流量的改變卻
改變不了壓頭損失的總和，當重新進衍穩定流速時，壓頭損失的總和仍舊不變。蠡值對流速變化
的影響取決于管道系統的總阻力。

    管道的阻力值使閥門設計計算復雜化，為了不受管道阻力值的影響，通常采用如下關
系式：
    因為以后只研究閥門，為了簡便起見，只用Ap、AH、f，而不加角注。
    為了考慮附加因素對壓頭損失的影響，在公式(3-6)中引入下列系數：
    ①考慮到介質的可壓縮性對壓頭損失的影響，對于氣態介質，引入系數6；
    ②考慮到粘性介質對壓力降Ap的影響，對于粘性介質和低流速介質引入系數砂，。
    因此，得出以下通用公式

    △p= 8tppC專。IOp    (3-7)
    當f值未知時，但閥座的開啟截面積A。（mm/）及閥門在給定開啟高度A。/A。下的總流量系數
K。為已知，則流阻系數f值可按下式確定：
    ；=（急）2當f值未知時，而閥門的許用通過能力[Kv]為已知，其阻力系數可按下式確定：與本產品相關論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護