調(diào)節(jié)閥流體流速的計算方法及選取原則

    在實際應用過程中調(diào)節(jié)閥的出品流速直接影響著整個控制閥的可靠性、穩(wěn)定性和使用壽命。閥門出口流速過快，導致高速流動的介質在調(diào)節(jié)閥中流動時很容易使閥門產(chǎn)生嚴重沖刷和不規(guī)則的振動，破壞閥體及內(nèi)部零件，同時會產(chǎn)生很大的噪聲，因此在調(diào)節(jié)閥選型過程中，在確定了ZZYP-16B自力式壓力調(diào)節(jié)閥型號后，應首先計算一下出口流速（特別介質為氧氣一類），然后再選擇閥門的口徑和材質。

    流速是單位時間內(nèi)流體的流動速度，調(diào)節(jié)閥流速一般是指閥門出品介質的流動速度，主要與流體類、閥前后壓差、配管口徑及材料等因素有關，下面簡單介質一下不同流體的流速計算方法及選取原則。

一、流速計算方法

1、液體場合

  V=0.408×Q/D2

  流速V-ft/s；流量Q-usgal/min(GPM)；閥出口直徑D-in。

2、壓縮氣體場合

（1）首先計算音速C

（2）計算調(diào)節(jié)入口及出口馬赫數(shù)

（3）計算流速V

V=cM，其中C-流體音速，ft/s

K-比熱比                   g-重力加速度

R-氣體常數(shù)                 T-流體溫度

A1-閥入口面積              A2-閥出口面積

P1-閥入口壓力             P-閥前后壓差

Cg-氣體流量系數(shù)           Cv-氣體流量系數(shù)

C1-Cg/Cv                  Cv-氣體流量系數(shù)

M2-出口馬赫數(shù)             M1-入口馬赫數(shù)

二、流速的選取

    ZZYP-16B自力式壓力調(diào)節(jié)閥閥門出口的流速如果超過某一數(shù)值，將會引起高頻振勸或產(chǎn)生嚴重沖刷現(xiàn)象，導致閥內(nèi)件和閥體的損傷甚至破壞，盡管造成振動和沖刷的原因不僅僅在于流速，但流速因素特別關健。

    對于液體操作，大流速的原則是在閥門出品為50ft/s(12.7m/s)；對于氣體操作通常限制在1.0以赫以下；但是對于溫度接近飽和點的液體，流速必須下降到30ft/s(7.6m/s),對于壓降低于飽和蒸汽壓的閥門以及產(chǎn)生氣蝕的閥門應限制到30ft/s（7.6m/s）以下，以減少氣蝕的破壞。下面為樂控儀表（杭州）有限公司根據(jù)多上經(jīng)驗提出的調(diào)節(jié)閥流速限制數(shù)值。

表1（閥出口流速極限值）                      (單位m/s)

液體發(fā)生閃蒸時的流速限制值：

表2（閥出口流速極限值）                      (單位m/s)

注意：

1、在要求低噪聲的場合，閥門出品流速≤0.33馬赫。

2、對于泥漿、粘性流體使用襯里閥體時，液體流速應限制在≤3m/s。

3、對于氧氣、氫氣等特殊氣體的流速一定要參考閥門和管道設計規(guī)范。

三、總結

    從流體力學觀點來看，閥內(nèi)件部位的流速要比閥門出口的多，因此在閃蒸條件下，一般出口配管比實際閥體規(guī)格要大一些，而且閃蒸汽場合一般會考慮用縮徑結構的閥門，即當流體通過閥門內(nèi)件的縮流斷面處出現(xiàn)閃蒸后，能進入一個相對較大的空間，這樣可以大大降低出口流速。因此在調(diào)節(jié)閥口徑計算中，首先確定流體流速是很重要的，它在防止噪音和閥門振動產(chǎn)生的同時，對保證調(diào)節(jié)閥的性能方面也有很大的影響。