气体流量调节阀工作原理

 

图气体1。流量与压力降比通过控制阀。

方程流在图1的顶部几乎是相同的，我们将在那里流动是在每小时磅给定情况下使用的液体的方程。 （请注意，下标1，压力和密度表明它们是在阀的上游的条件。）唯一不同之处在于代替使用的压降（ΔP），在方程中的平方根，为的规模曲线图的横轴中，我们使用“压力降比，”ΔP/ P 1的平方根。 然后，我们替代单个字符，X为ΔP/ P 1，使表达更简单。 进行此更改使表达式“ΔP”，这将出现在相当于液体方程，等于“XP 1。” （ΔP/ P 1 X P 1 =ΔP）这种变化从液体方程不是绝对必要的，但我们将在后面看到，它使气体阻流的预测要方便得多。 在图1顶部的方程告诉我们，流量正比于x的平方根。 作图的方程的结果在向上倾斜的绿线。

 

如果我们要进行流量测试，流量和压力降比之间的实际关系将通过弯曲的蓝线，而不是直线画出一个。 在低的压力降的比例则流程遵循直线，但随后偏离越来越多，直到最后，进一步增加压力降比不产生任何额外的流动。 在这一点上，我们说流动已成为哽咽。 由于气体流量，我们选择了打电话给横轴的“X”轴，而不是增量P轴，我们定义了压力降比在其中流动变得完全堵塞的终端压力降比 ，并给它的符号x T，T代表“终端”。

 

让我们来看看到底是怎么回事阀内造成这种窒息的流量，并给图形的形状。

 

图2。气体流速和压力分布的控制阀内。

在这一点，我需要指出的是，除了流量成比例的压力降比的平方根，也正比于缩流密度的平方根。 这是适用于液体和气体，但与液体（这是不可压缩的），我们不需要做出的这一事实的一个问题，因为在缩流密度是完全一样的阀上游的密度。 另外，对于液体，在缩流的密度不会改变，因为流速的变化。

 

流过阀的气体的速度达到最大时的缩流。 由于能量守恒定律，随着速度的增加的结果，压力减小到最低限度的缩流。 当压力减小的气体密度变小。 因为流量成正比，密度在缩流的平方根，在密度的减小导致流至小于它是，如果气体是不可压缩的，占流图开始圆的，而不是以下的直线销。

 

图3。密度变化和缩放大负责的流量图形的形状。

在我们继续增加的压力降比，在缩流的速度变得更大和压力变得更小，从而导致更低的密度。 现在的流动偏离更从直线，它假定一个恒定的密度在缩流作为将是一种液体的情况。

 

在某些时候，由于压力降比增加时，流速增加，在缩流的速度变成声速。 因为缩是物理限制的下游，并具有比物理限制的更小的横截面面积，即使速度已达到最大速度是可能在有限制的，它仍然是可能的流速，以增加。 随着压降比进一步增加时，在缩流开始备份朝向物理限制和的缩增大的横截面面积，因此，即使是流量声波仍有一定增加流量，因为区域是较大的。 最后，当缩备份到物理的限制，它可以得到没有大的，并且由于流已经是声波，不增加流是可能的，并且流变得完全堵塞。

 

扼要讲述气体流图得到它的形状：

 

在低于声速缩速度，从直线的流动曲线的偏差是通过在缩流减小密度引起的。 一旦声速到达时，速度，压力和密度在缩流保持不变，但缩备份朝向的物理限制，变得更大，从而允许流量增加。 当缩最后达到其最大大小（并且由于速度已经是最大可能的）流扼流圈。

 

现在让我们来看看为什么我们绘制流程，而不只是压力降反压降比。

 

图4。额定终端压力的80％开放截止阀掉落Ratop，x厚。

让我们看看会发生什么，如果我们要在1000 PSIA运行图4列出的三种流测试，使用的是典型的截止阀，与进气压力，第1，第一次在100 PSIA，然后在200 PSIA，终于。

 

随着第1页100 PSIA并开始与数据P零逐渐增加它，我们会发现，流量会窒息时的压降为70磅。

 

其中p 1 = 200 PSIA重复，流量会窒息在140 psi的压力降。

 

最后，重复该测试以p 1 = 1000 PSIA，流量会窒息在700 psi的压力降。

 

现在，如果我们计算XT的价值为每个测试（因为x是数据P为p 1，x厚之分，x的值为呛，是数据P卡涩/ P1），我们看到一些非常有趣的。 x厚原来是在每种情况下0.7。

 

这里的要点是，对控制阀在阀行程的特定程度（在本例中是80％，开放截止阀）的特定样式的压力降比在其中流动变得哽咽是一个常数。 知道这个特殊的模式截止阀的终端压力降比为0.7，我们现在可以预测，如果进口压力为300 PSI，流量会窒息在210 psi的压力降（300×0.7 = 210）。

 

为了正确大小的控制阀供气服务，就必须知道在什么压降流量将堵塞。 不同的阀门类型有x厚不同的值，并为每个阀门类型，x厚也随阀门开度。

图5。XT的典型值，以及它们如何影响通过控制阀的流量。

阀门制造商测试他们的阀x厚，然后公布结果，从而可以预测在哪个流会窒息，因此适当大小的控制阀的地步。

 

在左手图中的蓝色线表示通过一个球形控制阀，其中x T为0.7的流动。 （也就是说，流量将堵塞时的压降为p1的70％。作为一个例子，这个上线可能代表一个6英寸的截止阀在80％的开放，将有大约250 Cv值，一个4英寸的高性能蝶阀阀在70％左右打开操作也将具有约250 Cv值，虽然两个阀具有相同的流容量（C V）中 ，流经蝶形阀（在左手图中红色线）的曲线看起来相当不同比流过截止阀的曲线图中，这是因为它具有0.4的XT，这意味着流电抗器时的压力损失为p 1的40％，在较低的压力降比，流动是通过两个阀是相同的，但作为压降比的增加，在蝴蝶阀的流量开始朝着目标在截止阀的流动前阻流也​​。了解，这将有助于你理解为什么一个容量计算中可能会显示，所有的流量条件相同的一阀门的风格，将需要更大的Cv值比需要的不同风格的阀门。

 

在我们结束通过展示如何在ISA / IEC控制阀尺寸方程准确地预测气体流量与压力降比曲线的两个形状，并在其中流电抗器的地步，我们需要引入一个新的概念，即的“比比热因子，“Fγ阀门制造商公布的x厚值是基于使用空气作为试验介质阻流试验。 许多气体比空气等具有与空气不同，所以，以补偿这些气体的声速声速，为x厚刊登的值乘以比热因子的比例，Fγ（F子伽马）的气体的量，阀被调整大小。 比热系数的比值除以比热之比，γ，由空气，这是1.4的比热之比来计算。

 

Fγ=γ/ 1.4

 

空气f的γ减小到1.0。

 

气体性质的大多数表包括比热的比率值。

 

需要注意的是旧版本的ISA控制阀的选型标准，和一些制造商的文献，用符号“K”为比热比。

 

图6：ISA / IEC气体流动方程包括“膨胀系数”，Y，这在缩和缩扩大补偿密度变化。

在图6的左上角的方程是与质量流量在磅每小时为因变量的ISA / IEC气体方程。

 

因为它是不容易的，以确定哪些气体的密度是在缩流（它随阀式，阀开度和流速），在ISA / IEC控制阀气体方程使用（容易确定）上游密度（卢子1）。 回想先前，当我们讨论了为什么实际流图有它的形状，我们说，在弯曲部分的第一部分是在缩流密度变化的结果，但第二部分（当流量在腔contracta是声波和密度保持不变），是由于肿大的缩的，因为它备份到物理限制。 所以，即使我们能够在缩确定密度，这不会是足以让流图的正确形状。 到准确尺寸控制阀用于气体服务，并给流图是正确的形状， 膨胀系数（符号Y）被添加到我们用起步较早，以校正两者的变化的密度计算出的流量（和图形）的方程在缩流和用于缩肿大。 此处所示用于Y的方程是基于实验观测的实际发生。

 

Y是x的函数，压力降的比例。 当绘制在一个平方根标尺，Y的曲线图中看起来像红线在图6中标记为“Y”。

 

乘直绿线（流图，如果没有密度变化和窒息）用Y结果在实际流图（蓝线）。 它限制在施胶或流量计算用于将淤塞值（Fγx厚）x的值是很重要的，否则Y就应该减少低于0.67和预测流动，在x = Fγx深达到最大值后会然后下降，我们知道事实并非如此。

 

图7总结了ISA / IEC气体选型方程。 示的两个最常用的形式。

 

图7。总结的ISA / IEC控制阀气体选型方程的最常见的形式。

顶方程是我们一直使用至今，但整理并解出的 C v，而非W。这种形式适用于气体和蒸气（包括蒸汽），其中流量是质量流量单位（磅每小时），并在一上游密度是已知的。 第二个方程，这是简单的一个方程，用适当的单位转换为流以体积单位（SCFH），并与来自比重，绝对温度，绝对压力和压缩因子计算出的密度。