调节阀节流原理与流量系数
日期：2021/04/08
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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-A和B-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C和D处连接两个油压管a和b。
当流体流动时，测压管a中液柱的高度为
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C和D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६而变化。६减小，Q增大；反之，६增大，Q减小。又可从式(3-10)中知道，阻力系数६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。
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，现在称之为流量系数。
108流量系数Kv的定义是什么？
采用单位制时，流量系数用Kv表示。Kv的定义是：温度为278~313K（5~40℃）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磅/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/min【1 USgal/3.78541dm3】表示。Kv和Cv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。
②Kv是流量系数，故没有单位。
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