分析了閥門流量系數(shù)CV 與當(dāng)量長(zhǎng)度L/D、閥門公稱直徑DN 和閥門阻力系數(shù)ξ 之間的關(guān)系，給出了L/D 與CV 的換算公式，論述了用L/D 規(guī)定閥門流阻要求時(shí)，應(yīng)明確L/D 值對(duì)應(yīng)的管道摩擦阻力系數(shù)λT 與管道內(nèi)徑D。

1、概述

　　工程設(shè)計(jì)中，使用當(dāng)量長(zhǎng)度L/D ( 直管長(zhǎng)度L與管道內(nèi)徑D之比) 規(guī)定閥門的流阻要求較為普遍。而在閥門行業(yè)中，通常使用流量系數(shù)CV值表示閥門的流通能力。如果閥門供應(yīng)商對(duì)閥門CV值和L/D 的換算不了解，供貨閥門的流阻可能會(huì)不滿足工程設(shè)計(jì)的要求，真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.zlyvkd.cn/)認(rèn)為造成工程進(jìn)度的延誤和經(jīng)濟(jì)上的損失。本文針對(duì)閥門CV和L/D 的換算進(jìn)行了分析。

2、CV值與L/D

2.1、CV值

　　根據(jù)IEC 534-1，閥門CV值是壓差為1psi( 6 894. 8Pa) 時(shí)，40 ～ 100 ℉( 4 ～ 38℃) 溫度的水每min 流經(jīng)閥門的美制加侖數(shù)。對(duì)于不發(fā)生氣蝕和閃蒸的紊流，閥門CV值的計(jì)算公式為

　　由于流量Q 和壓力降△P 不是閥門本身的特性參數(shù)，從式( 1) 難以看出CV的物理含義。筆者認(rèn)為，式(1) 中ρw的引入主要是為了使閥門在規(guī)定的條件下，每分鐘流經(jīng)閥門的水為1gal 時(shí)閥門的CV值為1，即起“標(biāo)定”CV值的作用。若將ρw看作一個(gè)無(wú)量綱常數(shù)，則從式(1) 可得出CV的量綱為[m2]。文獻(xiàn)給出了CV與阻力系數(shù)ξ 的轉(zhuǎn)換公式為

　　通常，閥門的阻力系數(shù)ξ 通過(guò)試驗(yàn)得到，試驗(yàn)方法可依據(jù)EN 1267- 1999 或JB /T 5296 - 1991 等標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)EN 1267 - 1999 時(shí)，計(jì)算ξ 選取的流速V為根據(jù)試驗(yàn)流量Q 和試驗(yàn)管道內(nèi)徑( 或公稱直徑DN) 計(jì)算得到平均流速( V = 4π- 1QD-2 ) 。對(duì)于同一閥門，ξ 是與管道內(nèi)徑D 對(duì)應(yīng)的，不同管道內(nèi)徑D對(duì)應(yīng)不同的阻力系數(shù)ξ。對(duì)于閥門不同管道的阻力系數(shù)換算式為

　　若式(2) 中的管道內(nèi)徑D 取管道( 閥門) 公稱直徑，則從式(2) 可看出CV的物理含義，即閥門的CV與閥門公稱直徑的平方成正比，與閥門阻力系數(shù)ξ 的平方根成反比。

4、分析

　　對(duì)于某一閥門，CV值是唯一的，而L/D 值是隨管道摩擦阻力系數(shù)λT和管道內(nèi)徑D 變化的。工程設(shè)計(jì)人員如果用L /D 值規(guī)定閥門流阻要求，則應(yīng)在閥門采購(gòu)技術(shù)規(guī)格書中明確L/D 值對(duì)應(yīng)的管道摩擦阻力系數(shù)λT與管道內(nèi)徑D。這樣可避免閥門供應(yīng)商對(duì)于L /D 理解的偏差，保證實(shí)際供貨的閥門流阻滿足工程設(shè)計(jì)要求。

　　工程設(shè)計(jì)人員使用L /D 計(jì)算閥門壓力降時(shí)，應(yīng)注意閥門的L /D 對(duì)管道內(nèi)徑的敏感性。工程上為了減少閥門型號(hào)，有時(shí)會(huì)選用高壓力等級(jí)的閥門安裝于多個(gè)壓力等級(jí)的管道，例如型號(hào)DN50、Class1 500 的閥門同時(shí)安裝于Schedule 160 ( D =42. 82mm) 和Schedule 40( D = 52. 48mm) 的DN 50的管道。假定這2 種管道的摩擦阻力系數(shù)λT相同( 差異很小) ，根據(jù)式( 5) 計(jì)算得到后者的L /D 值是前者的2. 26 倍。工程設(shè)計(jì)人員若忽略上述變化，用L /D 計(jì)算得到的閥門壓力降可能會(huì)有較大的誤差。

5、結(jié)語(yǔ)

　　相對(duì)而言，已知閥門CV值，按CV公式計(jì)算閥門的壓力降不需要考慮管道摩擦阻力系數(shù)λT和管道內(nèi)徑D，計(jì)算壓降更為方便且不容易出錯(cuò)。