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阀门系数Cv值的确定和意义

概述：

通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv）,它也被称为流动系数。当为特殊工况选择阀门时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv值，它是近似值，并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10％。

如一个阀门不能正确计算Cv，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果Cv对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够，会使工艺系统流量不够。此外，因为阀门的节流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的Cv也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。

如果Cv计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。通常闭合元件，如旋塞或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置，它将被吸入到阀座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。

Cv的定义

一个美国加仑（3.8L）的水在60°F（16℃）时流过阀门，在一分钟内产生1.0ps（i的压力降。

Cv值的计算方法

液体

基本液体确定尺寸公式

Sg?PL当?P＜?Pc=F2

Sg

?P

L

Cv=Q

?P??Pc：阻塞流动当Pv＜0.5P1时

0.07bar）

L?Pc=F2(P1-Pv)

L

当Pv?0.5P1时

P1Pc?Pc=F2

P1

Pc

)Pv］

L

Sg?

Sg

?Pc

式中 Cv 阀门流动系数；

Q 流量，gal/min；

Sg 流体比重（流动温度时）；

?P 压力降，psia

?Pc阻塞压力降 psia

FL压力恢复系数 见表1

P1上游压力 psia

Pv液体的蒸气压（入口温度处） psiaPc液体临界压力 psia 见表2

偏心旋转阀流开0.85表1：典型F

偏心旋转阀

流开

0.85

单

调节阀形式

柱塞形阀芯

流向

流开

FL值

0.90

座

流闭

0.80

调

“V”形阀芯

任意流向

0.90

节

阀

套筒形阀芯

流开

流闭

0.90

0.80

双座调节阀

柱塞形阀芯

任意流向

0.85

“V”形阀芯

任意流向

0.90

柱塞形阀芯

流开

0.80

流闭

0.90

角型调节阀

套筒形阀芯

流开

0.85

流闭

0.80

文丘里形

流闭

0.50

球阀

“O”型

任意流向

0.55

“V”型

任意流向

0.57

蝶阀

60°全开

任意流向

0.68

90°全开

任意流向

0.55

表2 常用工艺流体的临界压力Pc

液体

临界压力（psia/bar）

液体

临界压力（psia/bar）

氨气

1636.1/112.8

异丁烷

529.2/36.5

氩

707.0/48.8

异丁烯

529.2/36.5

苯

710.0/49.0

煤油

350.0/24.1

丁烷

551.2/38.0

甲烷

667.3/46.0

CO2

1070.2/73.8

氮

492.4/33.9

CO

507.1/35.0

一氧化二氮

1051.1/72.5

氯

1117.2/77.0

氧

732.0/50.5

道式热载体A

547.0/37.7

光气

823.2/56.8

乙烷

708.5/48.8

丙烷

615.9/42.5

乙烯

730.5/50.3

丙烯

670.3/46.2

燃料油

330.0/22.8

冷冻剂11

639.4/44.1

汽油

410.0/28.3

冷冻剂12

598.2/41.2

氦

32.9/2.3

冷冻剂22

749.7/51.7

氢

188.1/13.0

海水

3200.0/220.7

HCI

1205.4/83.1

水

3208.2/221.2

参数来源

实际压力降：定义为上游（入口）与下游（出口）之间的压力差。

?P=P1-P2

式中 ?P 实际压力降，psia

P1 上游压力（阀门入口处），psia

P2 下游压力（阀门出口处），psia

确定比重：

流体比重Sg值应该使用操作温度和比重数据参考表确定。3）流量Q：每分钟流过阀门的流量数（加仑），单位：gal/min

4) 阻塞压力降?Pc:假定如果压力降增加，则流量将按比例增加。但是存在一个点，此处

进一步增加压力降将不改变阀门流率，这就是通常所称的阻塞流量。?Pc用来表示发生阻塞流率的理论点。

4）压力恢复系数F：调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图示中需线所示。但实际上