流通控制閥的壓力下降特性

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控制閥是每個製程工業中的關鍵部件。在程序工業中,這些控制閥用於控制製程中的各種流體,如水、氣體和蒸氣。
當流體通過控制閥時,控制閥上的壓力系統,尤其是壓力下降,會隨著流經該管道或管線的流體流量而變化,在正確選擇閥門和確定閥門尺寸的過程中,必須了解控制閥上壓力系統的基本概念。
壓力下降數據用於控制閥選型,非常關鍵。為此,我們必須預測控制閥系統從最小流量到正常流量再到最大流量的實際壓力下降。

如果通過控制閥的壓力下降為零。那麼控制器改變受控變數值的能力為零,因此沒有效果。控制閥流量是通過閥門的壓力下降和閥門行程的函數。
在為製程工業中的特定應用選擇控制閥時,壓力下降在確定閥門、閥內件樣式以及結構材料方面起著重要作用。更高的壓力下降通常需要高度工程化的控制閥才能獲得良好的性能。

控制閥上的最大壓力下降可以抵抗關閉或部分或完全打開。一般來說,截止閥是優越的,因為它們的運動部件的堅固性。通常,控制閥中的流量受控制閥中的壓力下降影響,閥門上的壓力下降與通過該閥門的流體流量成正比。
  • 當通過控制閥的流量增加時,通過閥門的壓力下降將減少,直到它在最大流體流量下達到通過閥門的最小允許壓力下降。
  • 隨著通過閥門的流量減少,通過閥門的壓力下降將升高並相應增加。

控制閥的壓力下降變化如下圖所示:

從上圖我們可以得出結論:
1. 隨著通過控制閥的流量增加,上游壓力 P1 降低。且下游壓力P2升高。
2. 隨著流量的增加,通過閥門的 ΔP 壓力下降會減少。
3. 在零流量或無流量時,ΔP 最大,下游壓力 P2 = 0。
4. ΔP 在通過控制閥的最大流量時最小。

什麼是控制閥中的壓力下降?它是如何測量的?
控制閥兩端的壓力下降是流體流動的管道中兩點之間的壓力系統差,它是由流經管線或管道的流體阻力引起的。
壓力下降是入口壓力和出口壓力之間的差值,該壓力差或 Delta P (ΔP) 是入口壓力減去出口壓力。
ΔP (ΔP) = P1 – P2
由於摩擦力,閥門中會發生壓力下降,P1 測量為閥門上游或入口的 2 個管道直徑,並且P2 測量為閥門下游或出口的 6 個管道直徑。

壓力下降在閥門選型中的重要性是什麼?
壓力下降是控制閥尺寸和選擇的關鍵因素。在設計系統時,工程師必須對壓力下降有相關的想法,以確保正確選擇閥門。

我們如何計算通過控制閥的壓力下降?
使用以下公式計算通過控制閥的壓力下降:

Δp = 壓降,單位為 Pa
K = 閥門 K
ρ = 水的密度,997 kg/m3
v = 水的速度,以 m/s 為單位
控制閥上的壓力降約為 K 因子時間的水密度乘以水速的平方的 0.5 倍
單位為帕斯卡 (Pa) 標度,但我們通常將其除以 1000 得到千帕斯卡 (kPa)
Δp = 0.5Kρv2

哪個閥門的壓力降最高?
與其他閥門相比,截止閥在全開位置的壓力降最高,這是由於控制閥內流體流動方向的變化,截止閥的長徑比約為 340。

哪一個閥門的壓降最小? 
  • 閘閥的壓降最小
  • 這種類型的閥門最常用於工業管道
  • 閘閥的顯著特徵是對流體流動的阻礙較小
  • 閥門內的湍流較小,壓力降很小

如何在知道 Cv 和流量的情況下計算控制閥中的壓力降?
為了計算通過閥門的壓力降、流量或流量係數,基本的閥門選型公式為
Q = Cv* √∆P
對於流體而不是水,需要針對溶液比重差異的校正因子,這個修改的公式將會是
當 S = 所用液體的比重,
Q = Cv * [√∆P/S]