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调节阀流量系数CV值的发展与计算
篇一:阀门cv值与流量的关系
调节阀流量系数CV值的来历与计算方法
液流：
在此：Q = 液流量（每分钟加仑数）
△P = 通过的压降（psi）
S = 介质的具体重
这个方程式适用于湍流和粘性接近于水的液体。
（Cv是指介质温度为60 o F的水，通过阀门产生1.0 psi压降时的每分钟流量。）（这时水的具体重力是1。）
1915 年美国的 FISHER GOVERNER 公司按设计条件积累了图表，按图表先定口径。由于用这个方法调节阀的费用减少了，电动调节阀的寿命延长了，因此当时得到了好评。但是按选定的口径比现在计算出来的还大些。后来按选定法对液体，气体，蒸汽及各种形式的气动调节阀进行了进一步的算法研究。
直到 1930 年美国的 FOXBORO 公司 ROLPHRJOKWELL 和 DR.@.E.MASON 对以下的V型 ( 等百分比 ) 球阀 , 最初使用CV值 , 并发表了CV 计算公式。 1944年美国的 MASON — NELLAN REGULATOR 公司把 ROKWELL 和 MAXON 合并为 MASON — NEILAN ，发表了 @ V 计算公式。 1945 年美国的 SONALD EKMAN 公司发表了和 MASON — NELLAN 差不多的公式，但对流通面积和流量系数相对关系展开研究工作。
1962 年美国的 F@I （ FLUID @ONTROLS INSTITUTE ） 发表了 FCI 58-2 流量测定方法，并发表了调节阀口径计算。迄今还在使用的CV 计算式，但同 FCI 62-1 。 1960 年西德的 VDI/VDE 也发表了 KV 计算式，但同 FCI62-1 相同，仅仅是单位改为公制。 1966~1969 年日本机械学会关于调节阀基础调查分会对定义瘩的口径计算，规格书，使用方法进行调查研究。但到现在还未结束。 1977 年美国的 ISA （ INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA ）发表了标准 S39 。 1 “关于压缩流体的计算”公式。 1977~1978 美国的 ANSI/ISA 标准 ,S75.01 于 1979 年 5 月 15 日发表了 NO\\0046-79, 为工程服务的报告。
调节并流通能力的计算，各仪表厂目前采用FCI推荐的C V 值计算公式如表 1 公式 压力条件 计算式
△P < 2 1> △P≥P 1 /2
液体 同左
气体 常温 （ 0~60 C）
温度修正 (>60°C)
蒸汽 饱和
过热
表中各式对一般的使用场合可以满足。但对于高压差，高粘度接近饱和状态的液体等场合，尤其是蝶阀，球阀等低压力恢复系数的阀，误差就很大了，必须进行修正。 80 年日本个别公司已开始用下列系数进行修正。 空化系数：当液体通过调节阀时，在缩流部压力低于阀入口温度下的饱和蒸汽压力 P V 时，一部分液体迅速气化使通过调节阀的液体成为气液两相流的现象学称为闪蒸。缩流部后液体的压力表逐渐恢复，混杂在液体中的气泡破碎，
在气泡破碎时造成压力升高，压力有时高达数千 kgf/cm 2 ，在这种局部高压的作用会使阀芯表面的金属剥落而导致损坏，此种现象称为空化。
在发生上述现象时，当阀进口压差 D R = R 1-P2 增加到一定数值后，通过阀的流量将不随着压差增加而增加产生阻塞流（ CHOKOD FLOW ），如图 1 所示。此时表 1 中的公式就不适用了，必须修正。即不能单纯用△ P=P1-P2 来计算调节阀的流通能力，而必须使流体在阀缩流部的压力不低于 PV 。由于各种调节阀的压力恢复系数是不一样的，由图 2 可见，蝶阀，球阀等高压力恢复的调节瘩更易产生内蒸和空化。
不同的调节阀形式具有不同的压力恢复系数，而压力恢复系数直接影响产生闪蒸、空化的难易程度，因此引入空化系数 KC 。P 1 - —阀入口压力； P 2 —阀出口压力； P V —饱和蒸气压力； DRCV —缩流部差压； D R = R 1- R 2
KC 定义为： KC=△P/△P O =(P 1 —P 2 )/(P 1 —P V )
KC 数值是调节阀本身结构决定的，反映了该阀压力恢复的高低 ，由于 D R =KC · D R 0 即 P 1 —P 2 =KC(P 1 -P V )通过 KC 可求出使缩流部压力低于 P V 时（即不产生空化）的最大允许阀压降 D RCRI ，即 △PCri= P 1 —P 2 =KC(P 1 -P V )
流量系数Kv Cv
调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件。前者，由于节流面积可以由阀芯的移动来改变，因此是一个可变的节流元件；后者只不过孔径不能改变而已。可是，我们把调节阀模拟成孔板节流形式，见图2－1。对不可压流体，代入伯努利方程为：
（1）
解出
命
图2-1 调节阀节流模拟
再根据连续方程Q＝ AV，与上面公式连解可得：
（2）
这就是调节阀的流量方程，推导中代号及单位为：
V1 、V2 —— 节流前后速度；
V —— 平均流速；
P1 、P2 —— 节流前后压力，100KPa；
A —— 节流面积，cm；
Q —— 流量，cm／S；
ξ—— 阻力系数；
r —— 重度，Kgf／cm；
g —— 加速度，g = 981cm/s ；
如果将上述Q、P1、P2 、r采用工程单位，即：Q ——m/ h；P1 、P2 —— 100KPa； r——gf/cm。于是公式（2）变为：
（3）
再令流量Q的系数 为Kv，即：Kv ＝
或
（4）
这就是流量系数Kv的来历。
从流量系数Kv的来历及含义中，我们可以推论出：
（1）Kv值有两个表达式：Kv = 和
（2）用Kv公式可求阀的阻力系数 ξ = （5.04A/Kv）×（5.04A/Kv）；
（3） ，可见阀阻力越大Kv值越小；
（4）
；所以，口径越大Kv越大。
在前面不可压流体的流量方程（3）中，令流量Q的系数 为Kv，故Kv 称流量系数；另一方面，从公式（4）中知道：Kv∝Q ，即Kv 的大小反映调节阀流量Q的大小。流量系数Kv国内习惯称为流通能力，现新国际已改称为流量系数。
2.1 流量系数定义
对不可压流体，Kv是Q、△P的函数。不同△P、r时Kv值不同。为反映不同调节阀结构，不同口径流量系数的大小，需要跟调节阀统一一个试验条 件，在相同试验条件下，Kv的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。于是调节阀流量系数Kv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差△P为100KPa，流 体重度r为lgf/cm (即常温水)时，
每小时流经调节阀的流量数（因为此时 ），以m/h 或 t／h计。
例如：有一台Kv ＝50的调节阀，则表示当阀两端压差为100KPa时，每小时的水量是50m ／h。
2.2 Kv与Cv值的换算
国外，流量系数常以Cv表示，其定义的条件与国内不同。Cv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差△P为1磅／英寸2，介质为60°F清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑／分计。
由于Kv与Cv定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系:Cv ＝
1.167Kv （5）
2.3 推论
从定义中我们可以明确在应用中需要注意的两个问题：
（1）流量系数Kv不完全表示为阀的流量，唯一在当介质为常温水，压差为100KPa时，Kv才为流量Q；同样Kv 值下，r、△P不同，通过阀的流量不同。
（2）Kv是流量系数，故没单位。但是许多资料、说明书都错误地带上单位，值得改正。
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根据以上定义，该阀体在同种流体条件不同压差下，可以根据Kv来计算流量Q (Q正比于压差△P的平方根)
Q=Kv/sqrt(△P)
△P单位为bar，Q单位为立方米/小时
阀门CV值
篇二:阀门cv值与流量的关系
阀门CV值 Cv值表示的是元件对液体的流通能力;即：流量系数。对于阀门来讲，国外一般称为Cv值，国内一般称为Kv值。
测定
被测元件全开，元件两端压差△p.=1bf/in(1lbf/in=6.89kPa），温度为60℉（15.5℃）的水，通过元件的流量为qv，单位为USgal/min
（USgal/min=3.785L/min），则流通能力Cv值为USgas/min=3.785L/min 计算公式
Cv=qv*[ρ*△p0/(ρ0*△p)]^0.5
式中：
Cv：流通能力，USgal/min
qv：实测水的流量，USgal/min
ρ：实测水的密度，g/cm；
ρ0：60℉下水的密度，ρ0=1g/cm；
△p.=p1-p2。p1和p2是被测元件上下游的压力差，lbf/in²。 阀的容量系数的比较
阀的容量系数大多以Cv值来表示，因此以下将以Cv值为例进行说明。Cv值比较抽象、难以理解，因此下面将进行更为具体的说明。
Cv值的大小及计算示例
Cv值的大小取决于流量、压差、比重等条件，光从概念上看比较难以理解，如果换用与配管以及节流孔等的口径相对照的形式来表示则更加容易理解，因此下面记述了相关的比较事例。（参考用 进口阀门 VENN VENN阀门 KITZ KITZ阀门 提供 阀门选型参数）阀门cv值与流量的关系。
■Cv值为1时，与配管直径的对照
DL流动方向
配管的内部厚度相当于Schedule40钢管，D为配管的内径、L为配管的长度时，Cv=1时的情况大致如[表1]所示。
[表1]
配管内径（D） Cv=1所对应的配管长度L 配管长度1m所对应的Cv值 6mm 约 0.48 m 0.69
7mm 约 1.09 m 1.04
8mm 约 2.22 m 1.48
9mm 约 4.14 m 2.03
10mm 约 7.25 m 2.69
15mm 约 61.9 m 7.86
Cv值为1时的节流孔孔径范围
使用节流孔时，节流孔的流量系数会根据配管内径与节流孔孔径的比而变化，虽然无法确定Cv=1时的节流孔孔径，不过大致在5.8mm～6.2mm左右。 各材质阀门的CV值比较阀门cv值与流量的关系。
■各种阀的容量系数的比较
[表2]
材质 青黄铜 铸铁 不锈钢
阀类截止闸阀 球阀 截止阀 闸阀 球阀 截止阀 闸阀 球阀 型 阀
产品J M、L Z FCJ FCL FCTB UPA UMA UTB 型号
口径 15A 1/2B 4.3 20 22 --- --- 17 5.1 16 17 20A 3/4B 7.3 38 46 --- --- 36 9.5 32 36 25A 1B 11 64 77 --- --- 64 15 54 64 50A 2B 48 287 395 51 260 346 54 261 346 80A 3B 118 773 1080 121 758 1130 132 756 1130 100A 4B 184 --- --- 189 1220 1910 205 1220 1910 125A 5B --- --- --- 297 1980 2770 320 1980 2770
表-2所示，球阀（全通径）的Cv值最大，其次是闸阀，而截止阀的Cv值最小。Cv值越大，则表明流体在阀内流动越容易。
球阀在阀内部几乎没有阻碍流体流动的部位；而闸阀即使在阀芯完全打开时，阀内部的几处凹凸部分仍然会对流体的流动造成一些影响；截止阀在流体流动时，流动方向在阀内部将出现各种变化，因而流阻很大。 Cv与KV的换算
Cv值的计算公式：Cv=qv*[ρ*△p0/(ρ0*△p)]^0.5
式中：
Cv：流通能力，USgal/min
qv：实测水的流量，USgal/min
ρ：实测水的密度，g/cm；
ρ0：60℉下水的密度，ρ0=1g/cm；
△p.=p1-p2。p1和p2是被测元件上下游的压力差，lbf/in。
Kv值的定义：Kv值是表示气体流量特性的一个参数和表示方法。
Kv值的测定：被测元件全开，元件两端压差△p.==0.1MPa，流体密度ρ=1g/cm时；通过元件的流量为qv （m/h），则流通能力Kv值为
Kv值的计算：Kv=qv*[ρ*△p0/(ρ0*△p)]^0.5
式中：
Kv：流通能力，m/h；
ρ：实测流体密度，g/cm；
△p.=p1-p2。p1和p2是被测元件上下游的压力差，MPa。
Kv值与Cv值之间的关系：Cv=1.167Kv
阀门系数Cv值的确定和意义阀门cv值与流量的关系。
1. 概述：
通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv）,它也被称为流动系数。当为特殊工况选择阀门时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv值，它是近似值，并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10％。
如一个阀门不能正确计算Cv，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果Cv对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够，会使工艺系统流量不够。此外，因为阀门的节流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的Cv也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。
如果Cv计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。通常闭合元件，如旋塞或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置，它将被吸入到阀座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。
2. Cv的定义
一个美国加仑（3.8L）的水在60°F（16℃）时流过阀门，在一分钟内产生1.0psi（0.07bar）的压力降。
Cv是阀流量系数，在我国一般采用Kv（国际单位制）。
详见国标GB/T 17213.1
Cv是非国际单位制的控制阀流量系数，在国际上使用得相当广泛。
Cv可以用数字表示为压力下降1psi (=6894.8Pa)情况下，温度为40~100°F (=4~38℃)的水在1min(分钟）内流过阀的美加仑数(1美加仑=3.8L)。
Cv、Kv原亦称阀流通能力（系数），原无量纲。其大小表征了阀流过流体的容量能力大小。一般指阀100%全开时的阀流量系数。
Cv为额定流量系数,定义是阀门开到最大，在阀门的两边压差1PSI情况下，华氏60度清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑/分计。
KV定义也是一样，只不过单位不一样，1BAR 的压差，每小时流过去水的礼服数。
换算为。CV=1.167*KV
Cv决定了阀门的流通能力，通过公式可以把你现场的工艺参数计算到标准的CV数值，从而对照阀门的额定CV 进行选择。
Cv为额定流量系数，有时也用Kv表示；
即阀门全开时，前后压差为一个大气压时，流过的水的流量m3/h;
决定一个阀门的流通能力，比如Cv越大，流通能力越好，损失越小，越节能；
就是流动系数，3.8L 16摄氏度的水流过阀门，1分钟产生0.07bar的压力降。
阀门系数Cv值的确定和意义
篇三:阀门cv值与流量的关系
阀门系数Cv值的确定和意义
1. 概述：
通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv）,
时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv值，它是近似值，并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10％。
如一个阀门不能正确计算Cv，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果Cv对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够，会使工艺系统流量不够。此外，因为阀门的节流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的Cv也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。
如果Cv计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。通常闭合元件，如旋塞或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置，它将被吸入到阀座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。
2. Cv的定义 一个美国加仑（3.8L）的水在60°F（16℃）时流过阀门，在一分钟内产生1.0psi（0.07bar）的压力降。
3. Cv值的计算方法 3.1 液体
3.11 基本液体确定尺寸公式
1) 当?P＜?Pc=FL2(P1-Pv)：一般流动
Cv=Q
Sg
?P
2) ?P??Pc：阻塞流动 当Pv＜0.5P1时
?Pc=FL2(P1-Pv)
当Pv?0.5P1时
?Pc= FL2［P-(0.96-0.28
P1
)Pv］ Pc
Cv=Q
Sg
?Pc
式中 Cv----阀门流动系数； Q------流量，gal/min；
Sg-----流体比重（流动温度时）；
?P----压力降，psia
?Pc---阻塞压力降 psia FL-------压力恢复系数 见表1
P1-------上游压力 psia
Pv--------液体的蒸气压（入口温度处） psia Pc--------液体临界压力 psia 见表2
表1：典型FL系数
表2 常用工艺流体的临界压力Pc
3.12 参数来源
1） 实际压力降：定义为上游（入口）与下游（出口）之间的压力差。
?P=P1-P2
式中 ?P------实际压力降，psia
P1------上游压力（阀门入口处），psia P2------下游压力（阀门出口处），psia
2） 确定比重：
流体比重Sg值应该使用操作温度和比重数据参考表确定。 3） 流量Q：每分钟流过阀门的流量数（加仑），单位：gal/min
4) 阻塞压力降?Pc:假定如果压力降增加，则流量将按比例增加。但是存在一个点，此处进一步增加压力降将不改变阀门流率，这就是通常所称的阻塞流量。?Pc用来表示发生阻塞流率的理论点。
4）压力恢复系数FL：调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图示中需线所示。但实际上，压力变化曲线如图中实线所示，存在差压力恢复的情况。不同结构的阀，压力恢复的情况不同。阻力越小的阀，恢复越厉害，越偏离原推导公式的压力曲线，原公式计算的结果与实际误差越大。因此，引入一个表示阀压力恢复程度的系数FL来对原公式进行修正。
图1 阀内压力恢复
3.13 Kv与Cv值的换算
国内的流量系数是用Kv表示，其定义为：当调节阀全开，阀两端压差?P为100KPa，流体重度r为1gf/cm3(即常温)时，每小时流经调节阀的流量数，以m3/h或t/h计。 由于Kv与Cv定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系： Cv=1.167Kv
3.2 气体
基本气体确定尺寸公式 1）
?P
＜0.5 FL2：一般流动 P1
Q=1360Cv
?PP1?P2
?
GgT12
Cv= 2）
QGgT12
?
1360?PP1?P2
?P
?0.5 FL2：阻塞流动 P1
Q=1178Cv
P11
? FL2GgT1
Cv=
2GgT1Q
?FL
1178P1
式中：Q--------气体流，scfh
Cv-------确定阀门尺寸系数
Gg-------比重或气体与标准状态下空气的比值
T1-------绝对上游温度（°R=°F+460） P1-------上游压力 psia P2-------下游压力 psia
FL--------压力恢复系数 见表1
3.3 公式计算步骤
第一步：根据已知条件查参数：FL、Pc 第二步：决定流动状态。 液体：（1）判别Pv是大于还是小于0.5P1； （2）由（1）采用相应的?Pc公式：
（3）?P＜?Pc为一般流动：?P??Pc为阻塞流动。 气体：
?P?P
＜0.5FL2为一般流动，?0.5FL2为阻塞流动。 P1P1
第三步：根据流动状态采用相应Cv值计算公式
4. 计算实例题 例1 下列操作条件用英制单位给出：
液体 氨
临界压力 1638.2psia 温度 20°F
上游压力，P1 149.7psia 下游压力，P2 64psia
流率，Q 850gal/min 蒸气压力，Pv 45.6psia 比重，Sg 0.65 选用高压阀门，流闭型
第一步：查表得FL=0.8, Pc=1636psia 第二步： ?0.5P1=74.85＞Pv
??Pc=FL2(P1-Pv)=66.6 ?P=P1-P2=149.7-64=85.7 ?P＞?Pc,为阻塞流动。 第三步：采用阻塞流动公式 Cv=Q
0.65Sg
=850=83.9 ?Pc66.6
例2 下列操作条件用英制单位给出:
气体 空气 温度 68°F 气体重度，Gg 1
上游温度，P1 1314.7psia 下游温度，P2 1000psia 流率，Q 2000000scfh 选用单座阀，流开型。 第一步：查表FL=0.9
第二步：
?PP1?P21314.7?1000
===0.23＜0.5FL2=0.5*0.92=0.4，为一般流动。
P1P11314.7
第三步：采用一般流动Cv值计算公式 Q=1360Cv
?PP1?P2
?
GgT12
Cv=
QGgT1220000001*68?4602
= ???
1360?PP1?P213601314.7?10001314.7?1000
=56
例3 在例2基础上，改P2=99.7psia
?
?P1314.7?99.7
==0.92?0.5FL2=0.5*0.92=0.4 P11314.7
?为阻塞流动。采用公式为：