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流量系數(CV)一般用來(lái)表示閥門(mén)的流通能力，為了選用合適的調節閥，必須根據所使用條件計算出必要的CV值，然后根據額定流量系數選擇合適的調節閥型號。在可壓縮工況下，流體在節流過(guò)程中壓力降低，體積膨脹，密度減小，閥內的流動(dòng)情況與不可壓縮相比復雜很多。因此對于一般多用于可壓縮工況下的多級降壓調節閥，其流量系數的計算方法也較為特殊，典型的可壓縮工況下CV值的計算主要有壓縮系數法及膨脹系數法兩類(lèi)常用方法。
1、壓縮系數法
壓縮系數法在20世紀50年代由蘇聯(lián)提出，是計算可壓縮工況下流量系數的早期公式之一。壓縮系數法考慮到氣體的可壓縮性，在一般的液體計算公式中添加一個(gè)氣體壓縮系數ε，對液體計算公式進(jìn)行校正。此種方法對計算模型做了很大簡(jiǎn)化，把不同形式的調節閥都簡(jiǎn)化為同樣的流量噴嘴，然后認為在噴嘴中氣體介質(zhì)流動(dòng)的過(guò)程是一個(gè)絕熱過(guò)程，再用能量平衡方程導出計算公式，即：
式中 γN——標況下的氣體重度，單位為kgf/m3(1kgf=9.8N);
Q——標況下的體積流量，單位為m3/h;
T——氣體溫度，單位為K;
p1——閥前壓力，單位為kgf/m2(1kgf=9.8N);
?p——閥前后壓差，單位為kgf/m2。
壓縮系數ε可用試驗確定，一般對空氣試驗可得：
除了壓縮系數法，早期還有閥前密度法、閥后密度法及平均密度法等方法。早期公式只能適用于壓力恢復程度不高的場(chǎng)合，在非臨界流區間內能夠保證較好的計算精度。但由于公式對計算模型的簡(jiǎn)化，隨著(zhù)?p/p1增大到臨界壓差比時(shí)就會(huì )產(chǎn)生較大的誤差，在過(guò)渡區和臨界區內無(wú)法滿(mǎn)足要求。
2、膨脹系數法
針對早期計算公式均未考慮閥門(mén)的壓力恢復特性對計算的影響，在20世紀70年代一些國外廠(chǎng)商提出了以膨脹系數法、多項式法和正弦法為代表的一系列后期公式，對早期公式進(jìn)行了改良，能較好滿(mǎn)足非臨界區到臨界區的計算精度。與早期公式相比較，以膨脹系數法為代表的后期公式的計算結果更加經(jīng)濟，可以減少不必要的浪費。其中膨脹系數法以其計算的簡(jiǎn)便性被IEC推薦為標準公式。膨脹系數法由用于液體情況下的計算公式引入膨脹系數Y進(jìn)行修正而得出，當Y=1時(shí)，膨脹系數法也適用于不可壓縮的液體工況。
式中ρN——標況下的氣體密度，單位為kg/m3;
Q——標況下的體積流量，單位為m3/h;
T1——氣體入口溫度，單位為K;
p1——閥前壓力，單位為kPa;
X——壓差比，X=?p/p1;
Z——壓縮系數。
膨脹系數Y指在相同雷諾數下，可壓縮性介質(zhì)的流量系數與不可壓縮介質(zhì)的流量系數之比。它表示了流體從閥入口流到節流孔下游流通面積zui小的縮流斷面處時(shí)的密度變化，以及壓差變化時(shí)縮流斷面面積的變化。
式中FK——比熱比系數，FK=K/1.4。
由于計算公式本身不包含上游條件時(shí)流體的實(shí)際密度，膨脹系數法引入了壓縮系數Z來(lái)補償某些條件下實(shí)際氣體和理想氣體的偏差。膨脹系數Y用來(lái)校正從閥入口處到喉管處氣體密度的變化，Y和喉管處面積與入口面積之比、通道形狀、壓差比X、雷諾數以及比熱比系數FK等因素有關(guān)。膨脹系數法對影響可壓縮流體流動(dòng)的諸多因素都進(jìn)行了全面的考慮，所以能在全部的流動(dòng)范圍內保證較高的計算精度，且適用于各種類(lèi)型的閥門(mén)，應用比較廣泛。
結語(yǔ)
應用于高壓差條件下的多級降壓調節閥作為管路系統之中的關(guān)鍵設備，在控制過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。本文對常見(jiàn)的串級式調節閥、多層套筒式調節閥、迷宮式調節閥三種不同類(lèi)型的多級降壓調節閥產(chǎn)品的工作原理、核心結構、特點(diǎn)以及分別適用的場(chǎng)合進(jìn)行了系統的介紹，為用戶(hù)了解多級降壓調節閥的基本類(lèi)型和特點(diǎn)提供了參考。此外，由于多級降壓調節閥經(jīng)常應用于可壓縮工況，本文還對可壓縮工況下流量系數的典型計算方法進(jìn)行了歸納和總結，使用戶(hù)能夠依據正確的計算方法對調節閥的具體型號進(jìn)行選擇?？傊?，本文對于用戶(hù)了解專(zhuān)門(mén)應用于高壓差場(chǎng)合下多級降壓調節閥的特點(diǎn)并合理地選用提供了一定的參考。
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