工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析.doc

工程设计中调节阀压力恢复系数 FL 的应用分析 1 、引言在工程设计中, 经常需要对调节阀进行选型与计算, 以达到稳定控制的目的。但调节阀选型与计算时对 F L 的考虑较困难。本文除对 F L 的一般规律作分析, 同时通过实例, 对可能出现阻塞流工况,如何深入考虑 F L 作出分析。 2 、阻塞流的产生在流量系数 Cv 的计算公式中,阀前压力 P 1 ,阀后压力 P 2 的取压位置及流体通过调节阀的压力降变化情况如图 1 所示。图1 阀内的压力恢复特性阀上压降为Δ P=P 1 -P 2 。按能量守恒定律,在流体缩脉处的流速最大而压力最低,即压力降最大,称为ΔP vc 。缩流处后流体流速又减小,直至 P 2 处大部分静压得到恢复,此时压力降为ΔP。当介质是液体, 在压差足够大时, 部份液体在该操作温度下汽化, 即发生了闪蒸。液体中夹带了蒸汽, 产生了二相流, 液体不再是不可压缩的, 这时即使再增加压差, 流量也不再增加,这种极限流量现象称为液体阻塞流。 3、F L 的具体分析 F L 的定义 F L =S qt(Δ P/ΔP vc) =S qt(P 1 -P 2)/(P 1 -P vc)(1) F L 的意义 F L 是一个实验数据, 表明了调节阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力(见图1), 也表明了液体产生阻塞流的临界条件,故F L 又称为临界流量系数。提出 F L 的目的, 在于判断液体通过调节阀时是否产生隆塞流,并用于计算调节阀的最大允许压差。 阻塞流的判断理论上用与的大小关系来判断是否产生阻塞流,但在工程计算时用压差大小来判断。图2 表明了通过阀门的流量与压差的关系。图2 流量与压差的关系最大允许压差定义为Δ Pc : Δ Pc =F L 2*Δ Pvc=F L 2*(P 1 -F FP v)(2) P v :操作温度下的液体饱和蒸汽压 F F :液体临界压力比系数 决定阻塞流的因素从公式 2 来看,一旦操作工况决定,最大允许压差Δ Pc 与F L 有关系。阻塞流的产生与通过调节阀流量的大小,调节阀口径没有关系。 4、F L 值的一般规律 L 值的大小与调节阀的结构形式、流向、开度有关。一般情况下, 制造厂提供的 F L 值是指调节阀全开下的数值。 几何结构完全相同的调节阀 F L 值相同, 并与口径无关。同一类型的调节阀由于各制造厂的结构略有不同,故 F L 也有差别。 国际知名的制造厂提供了各系列调节阀的 F L值, 国内也有推荐值。详见表 1,表2。表1 Masoneilan 偏心旋转阀 Parcent of Plug Rotation 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 FL Flow to Open Flow to Close 表2 国产调节阀 F L 的推荐值阀型式阀芯型式流向 FL 单座阀柱塞形流开 柱塞形流闭 窗口形任意流向 套筒形流开 套筒形流闭 双座阀柱塞形任意流向 窗口形任意流向