工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析
| 作 者： | 上海医药设计院 俞加波 |
| 摘 要： | 不同形式调节阀的压力恢复系数FL值不同，各制造厂同形式调节阀的FL值亦会不同，本文结合工程设计实例讨论如何选用FL合适的调节阀。 |
| 关键字： | 阻塞流 压力恢复系数FL 阀后缩脉处压力 最大允许压差 |
1、引言
在工程设计中，经常需要对调节阀进行选型与计算，以达到稳定控制的目的。但调节阀选型与计算时对FL的考虑较困难。本文除对FL的一般规律作分析，同时通过实例，对可能出现阻塞流工况，如何深入考虑FL作出分析。
2、阻塞流的产生
在流量系数Cv的计算公式中，阀前压力P1，阀后压力P2的取压位置及流体通过调节阀的压力降变化情况如图1所示。
图1 阀内的压力恢复特性
阀上压降为ΔP=P1-P2。按能量守恒定律，在流体缩脉处的流速最大而压力最低，即压力降最大，称为ΔPvc。缩流处后流体流速又减小，直至P2处大部分静压得到恢复，此时压力降为ΔP。
当介质是液体，在压差足够大时，部份液体在该操作温度下汽化，即发生了闪蒸。液体中夹带了蒸汽，产生了二相流，液体不再是不可压缩的，这时即使再增加压差，流量也不再增加，这种极限流量现象称为液体阻塞流。
3、FL的具体分析
3.1 FL的定义
FL=Sqt（ΔP/ΔPvc）=Sqt（P1-P2）/（P1-Pvc） （1）
3.2 FL的意义
FL是一个实验数据，表明了调节阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力（见图1），也表明了液体产生阻塞流的临界条件，故FL又称为临界流量系数。提出FL的目的，在于判断液体通过调节阀时是否产生隆塞流，并用于计算调节阀的最大允许压差。
3.3 阻塞流的判断
理论上用与的大小关系来判断是否产生阻塞流，但在工程计算时用压差大小来判断。图2表明了通过阀门的流量与压差的关系。
图2 流量与压差的关系
最大允许压差定义为ΔPc：
ΔPc = FL2 * ΔPvc=FL2* （P1-FFPv） （2）
Pv：操作温度下的液体饱和蒸汽压
FF：液体临界压力比系数
3.4 决定阻塞流的因素
从公式2来看，一旦操作工况决定，最大允许压差ΔPc与FL有关系。阻塞流的产生与通过调节阀流量的大小，调节阀口径没有关系。
4、FL值的一般规律
4.1FL值的大小与调节阀的结构形式、流向、开度有关。一般情况下，制造厂提供的FL值是指调节阀全开下的数值。
4.2几何结构完全相同的调节阀FL值相同，并与口径无关。同一类型的调节阀由于各制造厂的结构略有不同，故FL也有差别。
4.3国际知名的制造厂提供了各系列调节阀的FL值，国内也有推荐值。详见表1，表2。
表1 Masoneilan 偏心旋转阀
Parcent of Plug Rotation | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
FL | Flow to Open | 0.96 | 0.93 | 0.91 | 0.89 | 0.88 | 0.87 | 0.87 | 0.86 | 0.86 | 0.85 |
Flow to Close | 0.94 | 0.91 | 0.88 | 0.83 | 0.80 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.70 | 0.68 | |
表2 国产调节阀FL的推荐值
阀型式 | 阀芯型式 | 流向 | FL |
单座阀 | 柱塞形 | 流开 | 0.90 |
柱塞形 | 流闭 | 0.90 | |
窗口形 | 任意流向 | 0.90 | |
套筒形 | 流开 | 0.90 | |
套筒形 | 流闭 | 0.80 | |
双座阀 | 柱塞形 | 任意流向 |
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