閥門流量系數CV與當量長度L/D的換算

2014-11-27 方立宏深圳中廣核工程設計有限公司

　　分析了閥門流量系數CV 與當量長度L/D、閥門公稱直徑DN 和閥門阻力系數ξ 之間的關系，給出了L/D 與CV 的換算公式，論述了用L/D 規(guī)定閥門流阻要求時，應明確L/D 值對應的管道摩擦阻力系數λT 與管道內徑D。

1、概述

　　工程設計中，使用當量長度L/D ( 直管長度L與管道內徑D之比) 規(guī)定閥門的流阻要求較為普遍。而在閥門行業(yè)中，通常使用流量系數CV值表示閥門的流通能力。如果閥門供應商對閥門CV值和L/D 的換算不了解，供貨閥門的流阻可能會不滿足工程設計的要求，真空技術網(http://genius-power.com/)認為造成工程進度的延誤和經濟上的損失。本文針對閥門CV和L/D 的換算進行了分析。

2、CV值與L/D

2.1、CV值

　　根據IEC 534-1，閥門CV值是壓差為1psi( 6 894. 8Pa) 時，40 ～ 100 ℉( 4 ～ 38℃) 溫度的水每min 流經閥門的美制加侖數。對于不發(fā)生氣蝕和閃蒸的紊流，閥門CV值的計算公式為

閥門流量系數CV

　　由于流量Q 和壓力降△P 不是閥門本身的特性參數，從式( 1) 難以看出CV的物理含義。筆者認為，式(1) 中ρw的引入主要是為了使閥門在規(guī)定的條件下，每分鐘流經閥門的水為1gal 時閥門的CV值為1，即起“標定”CV值的作用。若將ρw看作一個無量綱常數，則從式(1) 可得出CV的量綱為[m2]。文獻給出了CV與阻力系數ξ 的轉換公式為

閥門流量系數CV

　　通常，閥門的阻力系數ξ 通過試驗得到，試驗方法可依據EN 1267- 1999 或JB /T 5296 - 1991 等標準。依據EN 1267 - 1999 時，計算ξ 選取的流速V為根據試驗流量Q 和試驗管道內徑( 或公稱直徑DN) 計算得到平均流速( V = 4π- 1QD-2 ) 。對于同一閥門，ξ 是與管道內徑D 對應的，不同管道內徑D對應不同的阻力系數ξ。對于閥門不同管道的阻力系數換算式為

閥門流量系數CV

　　若式(2) 中的管道內徑D 取管道( 閥門) 公稱直徑，則從式(2) 可看出CV的物理含義，即閥門的CV與閥門公稱直徑的平方成正比，與閥門阻力系數ξ 的平方根成反比。

4、分析

　　對于某一閥門，CV值是唯一的，而L/D 值是隨管道摩擦阻力系數λT和管道內徑D 變化的。工程設計人員如果用L /D 值規(guī)定閥門流阻要求，則應在閥門采購技術規(guī)格書中明確L/D 值對應的管道摩擦阻力系數λT與管道內徑D。這樣可避免閥門供應商對于L /D 理解的偏差，保證實際供貨的閥門流阻滿足工程設計要求。

　　工程設計人員使用L /D 計算閥門壓力降時，應注意閥門的L /D 對管道內徑的敏感性。工程上為了減少閥門型號，有時會選用高壓力等級的閥門安裝于多個壓力等級的管道，例如型號DN50、Class1 500 的閥門同時安裝于Schedule 160 ( D =42. 82mm) 和Schedule 40( D = 52. 48mm) 的DN 50的管道。假定這2 種管道的摩擦阻力系數λT相同( 差異很小) ，根據式( 5) 計算得到后者的L /D 值是前者的2. 26 倍。工程設計人員若忽略上述變化，用L /D 計算得到的閥門壓力降可能會有較大的誤差。