调节阀的流量系数计算

第二节流量系数Kv值计算公式的修正

 

111上述讨论Kv值计算公式的扒导中，可以看出该推导中存在什么问题？

    ①把调节阀模拟为简单形式来推导中，未考虑与不同阀结构实际流动之间的修正问题。
    ②在饱和的状态下，阻塞流动（即流量不再随压差的增加而增加）的差压条件为0.5，同样未考虑不同阀结构对该临界点的影响问题。
    ③未考虑低雷诺数和安装条件的影响。

112上述Kv值计算公式推导中存在的问题会造成什么影响？

 
      由于把调节阀模拟为简单形式来推导Kv值计算公式，只考虑到阀门前、后的压差，而没有考虑到阀门结构对流动的影响，而实际上各种阀门因结构不同，流动阻力不一样，势必会造成很大的计算偏差。另外，由于没有考虑低雷诺数的影响，在极端情况下，当雷诺数很低，例如黏性很大的流体，流体的流动已经成为层流状态，此时如果仍按简单情况推导的Kv值计算公式计算，误差一定很大。

113何谓压力恢复？

 
       当流体流过调节阀时，其中压力变化如图3-4所示，可知在阀芯、阀座处由于节流作用而在附近的下游处产生一个缩流，其流体的流速大，但静压小。在远离缩流处，随着阀内的流通面积的增大，流体的流速减小，由于相互摩擦，部分参量转变成内能，大部分静压被恢复，形成了阀门压差。换言之，流体在节流处的压力急剧下降，并在其后的节流通道中逐渐恢复，但已经不能恢复到原来的P₁值。这便是压力恢复现象。

114何谓压力恢复系数F_L？

      在原公式的推导中，认为调节阀节流处由P₁直接下降到P₂，见图3-5中虚线所示。但实际上，压力变化曲线如图3-5中实线所示，存在着压力恢复的情况。不同结构的阀，压力恢复的情况不同。阻力越小的阀，恢复越厉害，越偏离原推导公式的压力曲线，原公式计算的结果与实际误差越大。因此，引入一个表示阀压力恢复程序的系数F_L来对原公式进行修正。F_L称为压力恢复系数（Pressure recevery facror）,其表达式为        式中，分别表示产生闪蒸时的缩流处压差和阀前后压差。  

115压力恢复系数F_L如何试验测定？

 
       由知F_L是在阀门产生闪蒸时阀前后压差△P_c与缩流处压差△Pv_c之比。用透明阀体做试验将会发现，当节流处产生闪蒸，即在节流处产生气泡群时，Q就基本上不随着△P的增加而增加。这个试验说明：产生闪蒸的临界压差就是产生阻塞流的临界压差，测定此时的阀前后压差△P_c和缩流处压差△Pv_c，便可求得压力恢复系数F_L，F_L值的大小取决于调节阀的结构形状。
     由试验确定的各类阀的F_L值见表3-1  

116F_L的物理意义及其在调节阀计算中如何运用？

 
      F_L既可表示不同阀结构造成的压力恢复，以修正不同阀结构造成的流量系数计算误差，还要用于正常流动或阻塞流动的判别。
      因为F_L定义公式（3-14）中的压差△P_c就是该试验阀产生阻塞流动的临界压差。这样，当△P＜△P_c时为正常流动，当△P≥△P_c时为阻塞流动。从式（3-14）中可解出液体介质的△P_c为

117何谓闪蒸（flashing）现象？

 
      如图3-1所示，当压力为P1的液体流经节流孔时，流速实然急剧增加，而静压力骤然下降，当孔后压力P2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压Pv时，部分液体就汽化成气体，形成 气液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。产生闪蒸时，对阀芯、阀座材料已开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体流量计算公式的正确。

118何谓空化（cavitation）现象？ 

 
如果产生闪蒸之后，P2不是保持在饱和蒸汽压以下，而是在离开节流孔之后又骤然上升，这时气泡产生破裂并转化为液态，这个过程即为空化作用。由此可见，空化作用是一个过程的两个阶段：一个阶段是液体内部形成空腔或气泡，即闪蒸阶段；第二个阶段是这些气泡的破裂，即空化阶段。

119空化作用带来哪些影响？

 
      一是产生阻塞流，如图3-6所示，许多气泡集中在阀的节流孔后，阻碍流体的流动，自然影响了流量的增加，即产生了阻塞情况。
    二是产生汽蚀，如图3-7所示，产生空化作用时，在缩流处的后面由于压力恢复，升高的压力压缩气泡，达到临界尺寸的气泡开始变为椭圆形，接着在上游表面开始变平，然后突然爆裂。所有的能量集中在破裂点上，产生极大的冲击力。如果气泡在接近节流孔后的固体表面处破裂，这种冲击力会慢慢地撕裂材料表面，形成类似于煤渣的粗糙表面。     

120何谓阻塞流？阻塞流对流量系数Kv值计算的影响如何?

 
      阻塞流是指不可压缩流体或可压缩流体在流过调节阀时所达到的大流量状态。测定办法是：在固定的入口条件下，阀前压力P1保持一定而逐步阀后压力P2，致使流经调节阀的流量增加到一个大的值，再继续P2，流量不再增加，这个流量即为阻塞流。阻塞流出现之后，流量与压差（△P=P₁-P₂）-之间的关系已不再遵循流量系数推导公式所描述的规律。