Динамическое применение и анализ коэффициента восстановления давления регулирующего клапана FL в инженерном проектировании

При инженерном проектировании необходимо выбрать и рассчитать регулирующий клапан для достижения цели стабильного управления. Однако трудно учитывать ФЛ при выборе и расчете регулирующий вентиль. В этой статье будут проанализированы общие законы ФЛ, а заодно на примерах разобраны возможные условия блокировки потока.

I. Генерация заблокированного потока

В формуле расчета коэффициента расхода Cv, положение измерения давления на входе P1, давление на выходе p2, изменения перепада давления жидкости, проходящей через регулирующий клапан, показаны на рисунке 1.

Падение давления на клапане ΔР=Р1-Р2. Согласно закону сохранения энергии, скорость потока наибольшая, а давление наименьшее при сжатии жидкости, поэтому перепад давления наибольший, который называется ΔPvc=P1-Pvc. После сжатия скорость жидкости снова снижается до тех пор, пока большая часть статического давления в точке P2 не восстановится, после чего давление упадет до ΔP.

Когда среда представляет собой жидкость, когда перепад давления достаточно велик, часть жидкости испаряется при этой рабочей температуре и происходит вспыхивание. Пар увлекается жидкостью, в результате чего образуется двухфазный поток. Жидкость больше не является несжимаемой. В это время, даже если перепад давления увеличится, расход больше не будет увеличиваться. Это явление ограничения потока называется блокированием потока жидкостью.

II. Специфический анализ ФЛ

а. Определение ФЛ

 F_L=S_qt(ΔП_cr/ΔP_{видеомагнитофон}）=С_qt(П₁-P₂)/(П₁-P_vc） （1）

В формуле ΔPcr – падение давления на клапане при возникновении блокировки потока, то есть разница между давлением на входе клапана и давлением контракционного сечения потока при блокировании потока, ΔPcr=(P1-P2)cr.

б. Значение слова ФЛ

FL — это экспериментальные данные, которые показывают восстанавливающую способность регулирующего клапана преобразовывать кинетическую энергию в энергию статического давления после прохождения жидкости (см. Рисунок 1), поэтому он называется коэффициентом восстановления давления., а также показывает критическое состояние, при котором жидкость создает блокированный поток, также известное как критическое состояние. Коэффициент потока. Целью предложения FL является определение того, возникает ли блокировка потока при прохождении жидкости через регулирующий клапан, и расчет максимально допустимой разницы давлений регулирующего клапана.

в. Решение о блокировке потока

Теоретически соотношение между размером Pvc и Pv используется для определения того, возникает ли блокированный поток, но Pvc невозможно измерить, поэтому перепад давления используется для оценки в инженерных расчетах. На рисунке 2 показана зависимость между расходом через регулирующий клапан и перепадом давления.

Максимально допустимый перепад давления определяется как ΔPvc, а формула его расчета следующая:
Δpc=FL2（P1-rcpv） （2）

Pv – давление насыщенного пара жидкости при рабочей температуре;
Pc – критическое давление жидкости.
Если Δp превышает Δpc, это означает, что поток жидкости заблокирован.

d: Факторы, определяющие блокировку потока

Из уравнения (2) после определения условий эксплуатации максимально допустимый перепад давления Δpc имеет линейную зависимость от квадрата FL. Образование заблокированного потока не имеет ничего общего с размером потока через регулирующий клапан и диаметром регулирующего клапана.

III. Общее правило значения FL

1. Величина значения FL зависит от конструкции, направления потока и открытия регулирующего клапана. Как правило, чем больше отверстие клапана, тем меньше значение FL. Значение FL, указанное производителем, относится к значению, когда регулирующий клапан полностью открыт. …
2. Величина FL у регулирующего клапана с точно такой же геометрической структурой одинакова и не имеет никакого отношения к калибру. Для одного и того же типа регулирующего клапана FL немного отличается из-за разной конструкции каждого производителя. …
3. Всемирно известные производители предоставляют значение FL для каждой серии регулирующих клапанов. Вы можете свободно проверить значение FL, как показано в таблице ниже. THINKTANK регулирующие клапаны.
4. Общая взаимосвязь между значением FL и формой и открытием регулирующего клапана. Как правило, значение FL линейного регулирующего клапана больше, чем значение поворотного регулирующего клапана, и значение FL уменьшается по мере увеличения открытия регулирующего клапана.

THINKTANK Серия HCB Cv против стандартного хода Trim (CAGE) Линейный%

Размер: 2 дюйма ~ 16 дюймов. Характеристика потока: линейная. Процентный класс: 150# ~ 600#.

Ход клапана [%]															10			20				30		40				50			60			70			80			90		100
FL															0.94			0.94				0.93		0.93				0.92			0.92			0.91			0.91			0.90		0.90
Размер клапана				Диаметр отверстия.						Путешествия					Номинальное резюме
Дюйм		mm		Войти		Дюйм		mm		Дюйм		mm
2		50		FC		2.5		64.5		1.6		40			4.9			13.9				22.2		30.3				39.5			48.6			57.3			64.7			69.5		74
				1A											3.5			7.6				12.5		17.3				22.4			27.6			33.1			38.5			43.6		48
				2A											2.6			5.2				7.7		10.3				12.9			15.4			18.0			20.6			23.2		26
				3A											1.6			3.2				4.8		6.3				7.9			9.5			11.1			12.7			14.3		16
3		80		FC		3.5		89.0		2.0		50			8.0			22.0				39.0		59.0				75.0			90.0			105.0			119.0			130.0		142
				1A											6.2			16.6				26.9		36.9				46.6			56.8			67.4			78.0			87.8		98
				2A											4.5			11.1				16.6		22.2				27.7			33.3			38.8			44.4			49.9		56
				3A											3.4			6.7				10.1		13.5				16.8			20.2			23.6			26.9			30.3		34
4		100		FC		4.4		111.5		2.0		50			19.3			41.5				74.4		105.3				133.4			164.5			187.6			206.4			219.3		230
				1A											8.0			25.4				43.1		60.4				77.2			93.8			110.7			127.6			143.9		160
				2A											6.0			17.0				25.5		34.1				42.6			51.1			59.6			68.1			76.6		86
				3A											5.2			10.3				15.4		20.6				25.7			30.9			36.0			41.2			46.3		52
6		150		FC		5.3		133.6		2.4		60			23.0			62.0				123.5		181.0				229.1			269.3			315.2			349.9			370.1		380
				1A											12.0			40.9				71.4		101.4				130.6			158.9			186.7			214.7			242.2		275
				2A											9.5			29.7				44.6		59.4				74.3			89.1			104.0			118.8			133.7		150
				3A											8.0			17.8				26.7		35.6				44.6			53.5			62.4			71.3			80.2		90
8		200		FC		6.9		175.5		2.8		70			28.2			94.2				185.6		288.0				377.1			449.1			514.1			571.9			590.0		600
				1A											14.5			52.5				108.0		172.0				232.0			299.0			365.0			417.0			430.0		455
				2A											10.0			45.0				75.4		100.6				125.7			150.9			176.0			201.2			226.3		254
				3A											9.0			30.1				45.1		60.2				75.2			90.3			105.3			120.4			135.4		152
10		250		FC		8.4		214.2		3.1		80			45.9			189.3				329.3		461.8				583.3			689.9			778.5			847.7			897.9		950
				1A											25.0			103.6				183.3		260.7				337.5			414.1			489.4			562.3			631.5		700
				2A											17.0			78.8				118.2		157.6				197.0			236.4			275.8			315.2			354.6		398
				3A											12.0			46.7				70.1		93.5				116.8			140.2			163.6			186.9			210.3		238
12		300		FC		10.4		264.8		4.7		120			93.2			250.0				463.3		660.0				840.0			990.0			1115.0			1205.0			1250.0		1270
				1A											66.7			167.8				276.8		382.9				485.5			586.9			692.1			796.9			893.0		970
				2A											25.0			108.9				163.4		218.0				272.3			326.7			381.2			435.6			490.1		550
				3A											17.0			67.3				101.0		134.6				168.3			202.0			235.6			269.3			302.9		340
14		350		FC		12.4		315.5		5.5		140			127.4			407.5				673.4		915.6				1128.5			1316.5			1474.2			1593.1			1671.4		1740
				1A											91.3			233.3				393.0		548.1				696.8			838.0			976.4			1105.4			1221.2		1300
				2A											52.0			153.7				230.5		307.3				384.1			460.9			537.8			614.6			691.4		776
				3A											27.0			91.9				137.8		183.7				229.7			275.6			321.6			367.5			413.4		464
16		400		FC		14.1		357.7		6.3		160			189.0			497.0				891.8		1248.0				1535.4			1791.5			1950.0			2063.0			2161.6		2215
				1A											101.3			276.5				448.1		615.0				779.1			941.9			1101.6			1255.7			1398.9		1530
				2A											71.0			186.1				279.2		372.2				465.3			558.4			651.4			744.5			837.5		940
				3A											47.0			112.5				168.7		224.9				281.2			337.4			393.6			449.9			506.1		568

ЗАМЕТКА
Cv: Коэффициент расхода клапана
FL: Коэффициент восстановления давления жидкости
FC: Полная мощность 1А: 1-ступенчатое снижение
2A: 2-ступенчатое понижение 3A: 3-ступенчатое понижение

THINKTANK Серия HCB Cv против стандартной отделки хода (CAGE) EQ%

Размер: 2 дюйма ~ 16 дюймов. Характеристики потока: равнопроцентный. Класс: 150# ~ 600#.

Ход клапана [%]															10			20				30		40				50			60			70			80			90		100
FL															0.94			0.94				0.93		0.93				0.92			0.92			0.91			0.91			0.90		0.90
Размер клапана				Диаметр отверстия.						Путешествия					Номинальное резюме
Дюйм		mm		Войти		Дюйм		mm		Дюйм		mm
2		50		FC		2.5		64.5		1.6		40			2.00			4.00				6.00		9.00				14.00			21.00			33.00			50.00			66.00		71
				1A											1.07			3.28				5.45		7.57				9.75			12.79			17.86			26.28			39.68		50
				2A											0.59			1.19				1.60		2.48				4.57			8.16			12.88			17.74			21.59		24
				3A											0.34			0.70				0.94		1.45				2.67			4.76			7.51			10.35			12.59		14
3		80		FC		3.5		89.0		2.0		50			4.00			8.50				14.50		22.00				33.50			51.00			75.00			108.00			128.00		138
				1A											2.50			3.72				6.61		11.10				18.35			29.43			45.56			67.65			91.99		110
				2A											1.22			2.48				3.34		5.17				9.52			17.00			26.82			36.97			44.98		50
				3A											0.78			1.59				2.14		3.31				6.09			10.88			17.17			23.66			28.79		32
4		100		FC		4.4		111.5		2.0		50			5.60			12.90				23.40		36.90				59.60			86.50			128.20			163.90			188.60		210
				1A											2.75			6.68				11.68		17.92				28.59			46.21			71.85			105.81			141.21		160
				2A											2.00			4.07				5.48		8.48				15.61			27.88			43.99			60.62			73.76		82
				3A											1.22			2.48				3.34		5.17				9.52			17.00			26.82			36.97			44.98		50
6		150		FC		5.3		133.6		2.4		60			6.50			15.00				27.70		47.10				77.10			123.80			198.50			265.20			316.00		340
				1A											3.40			11.12				22.00		32.25				50.35			81.67			126.81			187.40			246.30		270
				2A											3.32			6.76				9.08		14.06				25.89			46.24			72.95			100.54			122.34		136
				3A											2.00			4.07				5.48		8.48				15.61			27.88			43.99			60.62			73.76		82
8		200		FC		6.9		175.5		2.8		70			6.50			23.00				45.00		83.00				138.00			220.00			325.00			445.00			510.00		560
				1A											5.60			19.00				39.00		58.00				94.00			148.00			222.00			310.00			405.00		450
				2A											4.00			11.72				15.76		24.39				44.92			80.23			126.59			174.47			212.29		236
				3A											3.00			7.05				9.48		14.68				27.03			48.27			76.17			104.98			127.73		142
10		250		FC		8.4		214.2		3.1		80			8.10			33.20				65.70		124.40				216.80			350.10			493.20			619.90			747.60		830
				1A											6.52			26.50				47.14		76.22				126.33			219.81			343.21			460.04			566.24		655
				2A											6.13			18.58				24.97		38.66				71.19			127.15			200.62			276.49			336.42		374
				3A											5.47			11.13				14.96		23.15				42.64			76.15			120.16			165.60			201.50		224
12		300		FC		10.4		264.8		4.7		120			22.40			64.30				111.10		179.80				303.10			546.80			795.00			996.00			1155.00		1240
				1A											15.54			44.65				73.67		110.47				174.20			277.57			441.34			650.51			837.52		960
				2A											12.79			26.03				34.99		54.16				99.74			178.14			281.08			387.39			471.35		524
				3A											7.67			15.60				20.97		32.45				59.77			106.75			168.43			232.14			282.45		314
14		350		FC		12.4		315.5		5.5		140			24.70			82.30				158.30		266.70				427.00			693.90			1015.80			1277.20			1514.70		1650
				1A											18.94			60.21				103.15		164.81				260.61			405.54			630.90			903.93			1141.45		1275
				2A											16.21			37.06				49.81		77.10				142.00			253.61			400.17			551.51			671.05		746
				3A											10.89			22.16				29.78		46.10				84.89			151.62			239.24			329.72			401.19		446
16		400		FC		14.1		357.7		6.3		160			35.10			100.40				167.00		268.40				471.00			849.30			1265.10			1603.90			1911.60		2090
				1A											26.32			73.03				119.55		175.70				286.98			477.71			773.09			1125.40			1432.44		1680
				2A											20.85			42.42				57.03		88.27				162.55			290.33			458.10			631.35			768.20		854
				3A											12.50			25.43				34.19		52.92				97.46			174.06			274.65			378.52			460.56		512

ЗАМЕТКА
Cv: Коэффициент расхода клапана
FL: Коэффициент восстановления давления жидкости
FC: Полная мощность 1А: 1-ступенчатое снижение
2A: 2-ступенчатое понижение 3A: 3-ступенчатое понижение

IV. Учет значения FL при инженерном проектировании

1. В инженерном проектировании встречается не так много случаев блокировки потока. Иногда процесс требует блокировки потока, например, смены жидкой фазы и газовой фазы в качестве хладагента. Однако в большинстве условий эксплуатации желательно избегать блокировки потока.
2. Чтобы избежать блокировки потока, можно выбрать регулирующий клапан с большим значением, чтобы Δpc также было соответственно большим. Выбор большого диаметра не позволяет избежать блокировки потока.
3. FL односедельного клапана больше, чем у поворотного клапана. Для поворотного клапана большого диаметра следует учитывать коррекцию значения FL в зависимости от размера трубы.
4. Если производитель не указывает значение FL регулирующего клапана, значение FL, указанное в приведенных выше таблицах, можно использовать в качестве ориентира для оценки.
5. Динамическая коррекция FL при разной степени открытия клапана. Поскольку расчет регулирующий клапан значение Cv учитывает только определенный момент условий эксплуатации, он не может гарантировать, что все условия эксплуатации позволят избежать блокировки потока, поэтому при расчете Δpc необходимо анализировать его с динамической точки зрения.
6. При оценке значение FL может быть наименьшим значением во всем проеме, которое обычно соответствует значению FL, указанному в руководстве по эксплуатации. Давление p1 перед клапаном обычно уменьшается (или остается постоянным) с увеличением открытия, поэтому для расчета ΔPc безопаснее использовать значение p1 при максимальном расходе.
7. Если при расчете регулирующего клапана обнаружено, что FL и p1 не соответствуют вышеуказанным правилам, необходимо проверить Δpc для выбранного регулирующего клапана в рабочей точке, необходимой для каждого процесса, чтобы проверить, существует ли возможность блокировки регулирующего клапана. поток.

V. Заключение

В проекте существует множество способов борьбы с заблокированным потоком, например, использование регулирующих клапанов клеточного типа, многоступенчатое снижение давления, установка диафрагмы после клапанов и т. д., но цель состоит в том, чтобы увеличить ПВХ, чтобы избежать блокировки. поток. Это самый простой и удобный способ выбрать регулирующий клапан с большим значением FL.