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閥門計算的內容有哪些?

發表時間:2025-05-27 16:39

一、流量特性計算

1. 流量系數(Cv/Kv值)計算

定義Cv值(英制)表示閥門全開時,60°F的水在1psi壓降下每分鐘通過的流量(加侖/分鐘)。Kv值(公制)為15℃水在1bar壓降下的流量(m3/h)。

計算公式

圖片

Q為流量,SG為介質比重,ΔP為壓降,ρ為密度)

應用根據工藝流量和允許壓降,確定閥門口徑;若Cv值過小,可能導致流量不足,過大則可能引起閥門震蕩。


2. 流阻系數(ζ值)計算

定義表征閥門對流體流動的阻力,用于計算管道系統的總壓損。

公式

圖片

v為流速,ρ為密度)

影響高流阻閥門(如截止閥)適用于需要高壓力調節的場景,低流阻閥門(如蝶閥)適合大流量系統。



二、壓力與強度計算

1. 閥門承壓能力計算

目的確保閥體、閥蓋等部件在最大工作壓力(含波動壓力)下不發生變形或破裂。

依據標準ASME B16.34(閥門壓力-溫度額定值)。

關鍵參數

閥體最小壁厚:根據材料許用應力、內壓及腐蝕余量計算。

法蘭連接強度:需校核螺栓預緊力與密封面壓力。


2. 水錘壓力計算

場景閥門快速關閉時,流體動能轉化為壓力能,可能引發管道破裂。

公式

圖片


c為壓力波速,Δv為流速變化量)

對策延長閥門關閉時間(如選用緩閉止回閥),或增設水錘消除器。




三、執行機構驅動力計算

1. 閥門操作扭矩/推力計算

影響因素

流體壓力差產生的軸向力(如截止閥閥桿受力)。

密封面摩擦力(與密封材料、表面粗糙度相關)。

填料摩擦力(閥桿與填料間的摩擦)。

公式

圖片

T為扭矩,F為各分力,r為力臂半徑)

應用選擇電動、氣動執行器時需匹配扭矩余量(通常預留20%~30%)。


2. 氣動執行器供氣壓力計算

公式

圖片

P為氣源壓力,A為氣缸有效面積,η為效率系數)

示例雙作用氣缸需計算開/關雙向推力,單作用彈簧復位需克服彈簧力。


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