閥門(mén)的流量系數(shù),流體阻力系數(shù),壓力損失比較

一、閥門(mén)的流量系數(shù)  
閥門(mén)的流量系數(shù)是衡量閥門(mén)流通能力的指標(biāo)，流量系數(shù)值越大說(shuō)明流體流過(guò)閥門(mén)時(shí)的壓力損失越小。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的閥門(mén)生產(chǎn)廠家大多把不同壓力等級(jí)、不同類型和不同公稱通徑閥門(mén)的流量系數(shù)值列入產(chǎn)品樣本，供設(shè)計(jì)部門(mén)和使用單位選用。流量系數(shù)值隨閥門(mén)的尺寸、形式、結(jié)構(gòu)而變化，不同類型和不同規(guī)格的閥門(mén)都要分別進(jìn)行試驗(yàn)，才能確定該種閥門(mén)的流量系數(shù)值。  
1.流量系數(shù)的定義  
流量系數(shù)表示流體流經(jīng)閥門(mén)產(chǎn)生單位壓力損失時(shí)流體的流量。由于單位的不同，流量系數(shù)有幾種不同的代號(hào)和量值。  
2.閥門(mén)流量系數(shù)的計(jì)算  
3.流量系數(shù)的典型數(shù)據(jù)及影響流量系數(shù)的因素  
公稱通徑DN50mm的各種型式閥門(mén)的典型流量系數(shù)見(jiàn)表。  
流量系數(shù)值隨閥門(mén)的尺寸、形式、結(jié)構(gòu)而變。幾種典型閥門(mén)的流量系數(shù)隨直徑的變化如圖1-9所示。  
對(duì)于同樣結(jié)構(gòu)的閥門(mén)，流體流過(guò)閥門(mén)的方向不同。流量系數(shù)值也有變化。這種變化一般是由于壓力恢復(fù)不同而造成的。如果流體流過(guò)閥門(mén)使閥瓣趨于打開(kāi)，那么閥瓣和閥體形成的環(huán)形擴(kuò)散通道能使壓力有所恢復(fù)。當(dāng)流體流過(guò)閥門(mén)使閥瓣趨于關(guān)閉時(shí)，閥座對(duì)壓力恢復(fù)的影響很大。當(dāng)閥瓣開(kāi)度為&#+或更小時(shí)，閥瓣下游的擴(kuò)散角使得在兩個(gè)流動(dòng)方向上都會(huì)有一些壓力恢復(fù)。  
對(duì)于圖1-11所示的高壓角閥，當(dāng)流體的流動(dòng)使閥門(mén)趨于關(guān)閉時(shí)流量系數(shù)較高，因?yàn)榇藭r(shí)閥座的擴(kuò)散錐體使流體的壓力恢復(fù)。閥門(mén)內(nèi)部的幾何形狀不同，流量系數(shù)的曲線也不同。  
閥門(mén)內(nèi)部壓力恢復(fù)的機(jī)理，與文丘里管的收縮和擴(kuò)散造成的壓力損失機(jī)理一樣。當(dāng)閥門(mén)內(nèi)部的壓降相同時(shí)，若閥門(mén)內(nèi)壓可以恢復(fù)，流量系數(shù)值就會(huì)較大，流量也就會(huì)大些。壓力恢復(fù)與閥門(mén)內(nèi)腔的幾何形狀有關(guān)，但更主要的是取決于閥瓣、閥座的結(jié)構(gòu)。  
二、閥門(mén)的流阻系數(shù)  
流體通過(guò)閥門(mén)時(shí)，其流體阻力損失以閥門(mén)前后的流體壓力降△p表示。  
1.閥門(mén)元件的流體阻力  
閥門(mén)的流阻系數(shù)!取決于閥門(mén)產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)以及內(nèi)腔形狀等。可以認(rèn)為，閥門(mén)體腔內(nèi)的每個(gè)元件都可以看作為一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)（流體轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大、縮小、再轉(zhuǎn)彎等）。所以閥門(mén)內(nèi)的壓力損失約等于閥門(mén)各個(gè)元件壓力損失的總和。  
應(yīng)該指出，系統(tǒng)中一個(gè)元件阻力的變化會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)中阻力的變化或重新分配，也就是說(shuō)介質(zhì)流對(duì)各管段是相互影響的。  
為了評(píng)定各元件對(duì)閥門(mén)阻力的影響，現(xiàn)引用一些常見(jiàn)的閥門(mén)元件的阻力數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)反映了閥門(mén)元件的形狀和尺寸與流體阻力間的關(guān)系。  
（1）突然擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生很大的壓力損失。這時(shí)，流體部分速度消耗在形成渦流、流體的攪動(dòng)和發(fā)熱等方面。局部阻力系數(shù)與擴(kuò)大前管路截面積A1和擴(kuò)大后管路截面積A2之比的近似關(guān)系可用式（1-9）及式（1-10）表示；阻力系數(shù)見(jiàn)表  
（2）逐漸擴(kuò)大當(dāng)θ＜40℃時(shí)，逐漸擴(kuò)大的圓管的阻力系數(shù)比突然擴(kuò)大時(shí)小，但當(dāng)θ=50-90℃時(shí)，阻力系數(shù)反而比突然擴(kuò)大時(shí)增大15%-20%。逐漸擴(kuò)大的*擴(kuò)張角θ：圓形管θ=5-6.5℃，方型管θ=7-8℃，矩形管10-12℃。  
（3）突然縮小（4）逐漸縮小（5）平滑均勻轉(zhuǎn)彎  
（6）折角轉(zhuǎn)彎折角轉(zhuǎn)彎主要產(chǎn)生在鍛造閥門(mén)中，因?yàn)殄懺扉y門(mén)的介質(zhì)通道是用鉆孔方法加工的。在焊接閥門(mén)中也會(huì)產(chǎn)生急劇轉(zhuǎn)彎。  
（7）對(duì)稱的錐形接頭對(duì)稱的錐形接頭類似閥門(mén)縮口通道。  
2.閥門(mén)的流體阻力  
閥門(mén)的流阻系數(shù)隨閥門(mén)的種類、型號(hào)、尺寸和結(jié)構(gòu)的不同而不同。  
三、閥門(mén)的壓力損失  
由于蝶閥在管路中的壓力損失比較大，大約是閘閥的三倍，因此在選擇蝶閥時(shí)，應(yīng)充分考慮管路系統(tǒng)受壓力損失的影響。