流通控制阀的压力下降特性

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控制阀是每个过程工业中的关键部件。在程序工业中,这些控制阀用于控制过程中的各种流体,如水、气体和蒸气。
当流体通过控制阀时,控制阀上的压力系统,尤其是压力下降,会随着流经该管道或管线的流体流量而变化,在正确选择阀门和确定阀门尺寸的过程中,必须了解控制阀上压力系统的基本概念。
压力下降数据用于控制阀选型,非常关键。为此,我们必须预测控制阀系统从最小流量到正常流量再到最大流量的实际压力下降。

如果通过控制阀的压力下降为零。那么控制器改变受控变量值的能力为零,因此没有效果。控制阀流量是通过阀门的压力下降和阀门行程的函数。
在为过程工业中的特定应用选择控制阀时,压力下降在确定阀门、阀内件样式以及结构材料方面起着重要作用。更高的压力下降通常需要高度工程化的控制阀才能获得良好的性能。

控制阀上的最大压力下降可以抵抗关闭或部分或完全打开。一般来说,截止阀是优越的,因为它们的运动部件的坚固性。通常,控制阀中的流量受控制阀中的压力下降影响,阀门上的压力下降与通过该阀门的流体流量成正比。
  • 当通过控制阀的流量增加时,通过阀门的压力下降将减少,直到它在最大流体流量下达到通过阀门的最小允许压力下降。
  • 随着通过阀门的流量减少,通过阀门的压力下降将升高并相应增加。

控制阀的压力下降变化如下图所示:

从上图中我们可以得出结论:
1. 随着通过控制阀的流量增加,上游压力 P1 降低。并且下游压力P2升高。
2. 随着流量的增加,通过阀门的 ΔP 压力下降减小。
3. 在零流量或无流量时,ΔP 最大,下游压力 P2 = 0。
4. ΔP 在通过控制阀的最大流量时最小。

什么是控制阀中的压力下降?它是如何测量的?
控制阀两端的压力下降是流体流动的管道中两点之间的压力系统差,它是由流经管线或管道的流体阻力引起的。
压力下降是入口压力和出口压力之间的差值,该压差或 Delta P (ΔP) 是入口压力减去出口压力。
ΔP (ΔP) = P1 – P2
由于摩擦力,阀门中会发生压力下降,P1 测量为阀门上游或入口的 2 个管道直径,并且P2 测量为阀门下游或出口的 6 个管道直径。

压力下降在阀门选型中的重要性是什么?
压力下降是控制阀尺寸和选择的关键因素。在设计系统时,工程师必须对压力下降有相关的想法,以确保正确选择阀门。

我们如何计算通过控制阀的压力下降?
使用以下公式计算通过控制阀的压力下降:

Δp = 压降,单位为 Pa
K = 阀门 K
ρ = 水的密度,997 kg/m3
v = 水的速度,以 m/s 为单位
控制阀上的压降约为 K 因子时间的水密度乘以水速的平方的 0.5 倍
单位为帕斯卡 (Pa) 标度,但我们通常将其除以 1000 得到千帕斯卡 (kPa)
Δp = 0.5Kρv2

哪个阀门的压降最高?
与其他阀门相比,截止阀在全开位置的压降最高,这是由于控制阀内流体流动方向的变化,截止阀的长径比约为 340。

哪个阀门的压降最小? 
  • 闸阀的压降最小
  • 这种类型的阀门最常用于工业管道
  • 闸阀的显著特点是对流体流动的阻碍较小
  • 阀门内的湍流较小,压降很小

如何在知道 Cv 和流量的情况下计算控制阀中的压降?
为了计算通过阀门的压降、流量或流量系数,基本的阀门选型公式为
Q = Cv* √∆P
对于流体而不是水,需要针对溶液比重差异的校正因子,这个修改后的公式将是
当 S = 所用液体的比重,
Q = Cv * [√∆P/S]