空气 氨 氮 氟 氦 氢 氩 苯 二氧化碳 一氧化碳 5 调节阀口径计算
38.2 114.5 34.5 25.7 2.33 13.1 49.4 49 75 36
氧化氯 辛烷 氯 乙烷 乙醇 氯化氢 丙烷 二氧化硫 水 戊烷
73.8 25.4 73 50.2 65 84 43.2 80 224 34
5.1 口径计算原理
在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行Kv值计算。把各种实际参数代入相应的Kv值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的Kv值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。
5.2 口径计算步骤
从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤：
（1）计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。
（2）计算压差的决定。根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。
（3）Kv值计算。根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。
（4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。 （5）开度验算。
（6）实际可调比验算。一般要求实际可调比应大于10。
（7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。 （8）上述验算合格，所选阀口径合格。若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。
5.3 口径计算步骤中有关问题说明 1）最大工作流量的决定
为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。
2）计算压差的决定——口径计算的最关键因素
压差的确定是调节阀计算中的关键。在阀工作特性讨论中知道：S值越大，越接近理想特性，调节性能越好；S值越小，畸变越厉害，因而可调比减小，调节性能变坏。但从装置的经济性考虑时，S小，调节阀上压降变小，系统压降相应变小，这样可选较小行程的泵，即从经济性和节约能耗上考虑S值越小越好。综合的结果，一般取S＝0.1～0.3（不是原来的0.3～0.6）。对高压系统应取小值，可小至S＝0.05。最近，为减小调节阀上的能耗，我们还提出了采用低S值的设计方法（S＝0.05～0.1），即选用低S节能调节阀。
压差计算公式，由S定义S＝△P／（△P＋△P管）得：
再考虑设备压力的波动影响，加（5％～10％）P作为余地，故
+(0.05～0.1)P
式中，△P为调节阀全开时的阀上压降； △P管 为调节阀全开时，除调节阀外的系统损失总和，即管道、弯头、节流装置、手动阀门、热交换器等损失之和。
若一个实际投运了的系统，如引进装置，对方提供了已知的最大、最小流量及相应压差，阀门的标准Kv值，即可由下公式求S值：
3）开度验算
由于决定阀口径时Kv值的圆整和S值对全开时最大流量的影响等因素，所以还应进行开度验算，以验证阀实际工作开度是否在正确的开度上。
在过去的有关资料中，在开度验算公式和工作开度允许值方面存在一些问题。针对存在的问题，特推导出相应的验算公式和工作开度允许值，其内容见表2－5。其中开度验算公式应采用以理想流量特性解出的公式，该公式简单，但其Kvi应是对应工作条件计算出的流量系数。
4）可调比验算
调节阀的理想可调比R＝30，但在实际运行中，受工作特性的影响，S值越小，最大流量相应减小。同时工作开度也不是从0至全开，而是在10％～90％左右的开度范围内工作，使实际可调比进一步下降，一般能达10左右，因此验算时，以R＝10来进行。
验算公式：R实际 = R
把R＝10代入上式，得可调比验算公式为：R实际＝10
当S≥0.3时，R实际≥3.5，能满足一般生产要求，此时，可以不验算。
若调节阀不能满足工艺上最大流量、最小流量的调节要求时，可采用两个调节阀进行分程控制，也可选用一台R较大的特殊调节阀来满足使用要求。
表2-5 正确的开度验算公式及验算要求
内 容
原公式及验算要求
直线特性
考虑实际工作验算
情况（即考虑
由于原公式是由液体来推导的，不能用于气体。用于气体时公式的根号内出
对数特性
现负值，无法计算。
≈
原公式及验算要 求存在的问题
正确公式及验算要求
直线特性
对S值的影响）公式
的开度验算公
式
对数特性
以理想流量特性（即不考虑S值的影响）来验算的近似公
式
实际是相对流量，只有直线特性时可近似看成相对开度，用于对数特性时，将造成验算上的错误。 不管流量特性与带定位器否，笼统地规定在90％左右是不合理的。以90％计算，当系统为最大流量，而调节阀又出现最大的负流量误差时，直线特性将
K = 1+
因为调节阀的Kv值是理想值，应考虑其误差。因此，本方法考虑调节阀出现最大负全行程偏差时和负10％Kv的流量误差时，具有的实际流量作为全开时的流量，令此
最大工作开度开度验算
验算
希望大工作开度应90％左右，即
流量为最大工作流量，得出的条件
有4％Kv（不带定位器）、
为；
1％Kv（带定位器）的流量
直线特性：
不能通过调节，选用对数
不带定位器Kmax﹤86%
特性时，使调节阀还有5％
带定位器Kmax﹤89%
Kv（不带定位器）、16％
对数特性：
Kv（带定位器）的容量没
不带定位器Kmax﹤92%
有充分利用，造成选大调
带定位器Kmax﹤96%
节阀的可能。 没考虑高压阀小开度冲蚀一般情况Kmin>10%高压关阀、阀稳以及小开度易振荡问题
定性差时Kmin>10～30%
最小工作开度
验算
最小工作开度不应小于10％即
Kmin>10%
Qi——某一开度的流量m/h K——对应Qi的工作开度 r——介质重度，kg/cm Kvi——对应Qi的计算流量系数 Kv——调节阀的流量系数。 △P——调节阀全开的压差，100KPa
S——压差分配比
式中代号
5.4 计算实例
[例1] 工作条件为：介质液氨，t＝33℃，r＝0.59g/cm，Pv＝15×100KPa，Qmax＝15m/h，对应Qmax之P1、P2、△Pmin
为530、130、400×100KPa，Qmin＝5m/h，△Pmax＝500×100KPa，S＝0.2，选用高压阀，直线特性，带定位器工作，求口径DN。解：
（1）流量已确定为：Qmax＝15m/h；Qmin＝5m/h。
（2）压差确定为：△Pmin＝400×100KPa，△Pmax＝500×100KPa。 （3）Kv值计算：
第一步：查表得FL＝0.8 第二步：决定流动状态 ∵0.5P1>>Pv
∴△Pc＝FL(P1－Pv）＝0.82(530－15)＝320×100KPa 又∵△Pmin＞△Pc ∴均为阻塞流
第三步：采用阻塞流动状态的Kv值计算公式
（4）根据Kvmax＝0.64查高压阀流量系数，得DN＝10，dg＝7其Kv＝1.0。 （5）开度验算
因Kv＝1只有直线特性，应采用直线特性验算公式，故有：
Kmax﹤ 89%，Kmin >10%，故Kv＝1.0验算合格。 （6）可调比验算：R实际 = 10
R实际≥ 验算合格
（7）压差校核△P＜[△P]（因ds>dg），校核通过。 （8）结论：DN＝10，dg＝7，Kv＝1.0，验算合格。
6 国际电工委员会推荐的新公式简介 6.1 公式简介
国际电工委员会（IEC）推荐公式见表2－6，对于液体，与表2－2中公式一样，只是气体计算公式方程有所不同。在考虑压力恢复系数FL的新概念基础上，不是表2－2中用FL对原平均重度法加以修正的形式，而是采用又一种新的修正方法－－膨胀系数修正重度法。膨胀系数修正重度法根据流量单位的不同，有体积流量和重量流量之分，前者用于一般气体；后者用于蒸气。对于一般气体，根据已知介质的标准重度rN、气体分子量M或对空气的比重G，有3种相对应的计算公式；对蒸气，根据已知的入口实际重度或分子量，有两个相对应的
计算公式供选用。该方法比表2－2中推荐的平均重度修正法要复杂些。从表中可看出，膨胀系数修正重度法共引入了8个新的参数，其中物理参数4个：K、Pc、Tc、M；查图参数1个：Z；计算的参数3个：XT、FK、Y。由于考虑的因素多些，自然精度更高。
6.2 公式比较计算实例
下面，举例看看原平均重度法、平均重度修正法、膨胀系数修正重度法在同样条件下的计算差别。 例 已知二氧化碳QN＝76000Nm/h，rN＝1.977kg/m，P1＝40×100KPa（绝压），P2＝22×100KPa，t1＝50℃，选用双座阀，求Kv值为多少？解：
（1）按原平均重度法计算：
∵
∴为一般流动，Kv值计算公式为：
= 151.3
（2）按平均重度修正法计算： 查表得FL＝0.85
0.5FL＝0.5×0.85＝0.36
∵ ＝0.45> 0.5FL
∴为阻塞流动，Kv值计算公式为：
= 171.2
（3）按膨胀系数修正重度法计算： 查有关物理参数得：
K＝1.3；PC＝75.42×100KPa；TC＝304.2℃。
调节阀教程
