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调节阀之节流原理与流量系数(四)

发布时间:2016-07-09

第三章  调节阀的流量系数计算


第一节节流原理与流量系数


102调节阀是怎样实现流量调节的?

    调节阀同孔板一样,是一个局部阻力元件。调节阀是按照信号压力的大小,通过改变阀芯行程来改变阀的阻力系数,从而达到调节流量的目的。因此,它是一个可变的节流元件。但是,我们仍把调节阀模拟成孔板节流形式(图3-1

103流体力学中,流体的压头有哪三种?


      在流体力学中,流体的压力常常用高度来表示,人们把它称做压头。流体的压头有三种:

      ①流体因所在位置距标准面的高度而具有压头叫做几何压头,用流体距标准面的高度h表示;

      ②流体因有压力而具有的压头叫做静压头,它的大小等于流体柱的压力,用公式表示就是


104伯努利方程是如何描述流体在管道中流动的?


       流体在管道中流动时,总压力的各部分是会发生变化的。当管道直径变化时,静压头和速度压头也随着变化;而当管道倾斜时,流体在管道各个点上的几何压头也在改变着。那么,流体的总压头有没有改变呢?

      假使流体流过管道时是理想流体,这就是说,流体流过管道时没有能量损失,根据能量守恒定律,流体流过管道的任何一个断面,其能量都应该是相等的。

      如图3-2所示,有一条由高到低的管道,流体由高处沿倾斜管道流动。如果在管道上取两个横断面A-AB-B来研究流体的流动,就可发现以下情况。

      当流体流到A-A断面时,由于A-A断面的位置比B-B断面的位置高,因而几何压头比流至B-B断面时大。当流体流到B-B断面时,由于B-B断面的位置比A-A断面低,几何压头小了,但由于流速增大的关系,速度压头却增高了。从图3-2中可以看到,在理想流体的情况下,流体的总压头始终是相等的,用公式表示就是

       式(3-2)就是伯努利方程式,用文字表示就是:当理想流体作稳定流动时,管道上任一断面的总压头不变。伯努利方程式对于研究调节阀工作原理具有非常重要的意义。

105调节阀的流量方程式是什么样的?

      现在研究调节阀的流量方程式,如图3-3所示。在直径为d1的管道AB中,接入一个调节阀,假使阀的孔径为d2,另外又在断面CD处连接两个油压管ab

      当流体流动时,测压管a中液柱的高度为

    由于管道是水平的,所以管道中各处的几何压头相等,这样在断面CD处,根据伯努利方程式就可得到下面公式

       这就是调节阀的流量方程式。从这个公式中可以看出,当调节阀口径一定,即调节阀接管截面积A一定,并且调节阀两端压差(p1-p2)不变时,则流量Q随阻力系数而变化。减小,Q增大;反之,增大,Q减小。又可从式(3-10)中知道,阻力系数与阀的孔径d2有关,即与阀的开度有关。

       由此可知,调节阀就是按照信号压力通过改变阀芯行程来改变阀的阻力系数,以达到调节流量的目的。


106流量系数Kv是怎么来的?


       对式(3-11)各项参数若采用单位:A,cm2;P1、P2,100kgf/cm2【1kgf/cm2≈100kPa】;p,g/cm3;g,加速度,g=981cm/s2。则有

这就是流量系数Kv的来历。


107有关流量系数Kv的几个推论是什么?


故流量系数Kv以前国内习惯称之为流通能力,现在国际称之为流量系数。


108流量系数Kv的定义是什么?


      采用国际单位制时,流量系数用Kv表示。Kv的定义是:温度为278~313K5~40℃)的水在105Pa压强下,1h内流过调节阀的立方米数。以m3/h表示。

      例如,有一台Kv=50的调节阀,这表示当阀两端压差为100kPa时,每小时通过的水量是50m3


109采用英制单位的国家流量系数如何表示?其定义怎样?它与Kv怎样换算? 


采用英制单位的国家用Cv表示流量系数。Cv的定义为:当调节阀全开、阀两端压差为1psi(1/英寸2)、介质为60】清水时,每分种流经调节阀的美加仑数,以USgal/min1 USgal/3.78541dm3】表示。

       KvCv的换算如下:Cv=1.167Kv


110流量系数Kv定义中应注意的两个问题是什么?


      从定义中可以明确在应用中需要注意的两个问题。

      ① 流量系数Kv不完全表示阀的流量,唯有当介质为常温水、压差为100kPa时,Kv才为流量Q;同样的Kv值下,液体的密度p、压差P不同,通过阀的流量不同。

     Kv是流量系数,故没有单位。