选择合适的控制阀尺寸

当选择控制阀时，希望保证K_V100（全开）的要求值与实际值尽可能接近相等（包括必要余度的考虑）。当K_V100值小于要求值时，不能保证流过系统的介质最大流量，而当K_V100值大于要求值时，则控制阀只能工作在更狭窄的阀瓣位移S范围内，使其运行效果变差；增大调节误差，加强了控制阀的阀座和阀瓣的磨损，这是由于它们之间的缝隙狭小的缘故。由于工厂生产的控制阀产品品种有限，使挑选受到限制，在很多情况下，控制阀不能在阀瓣满行程范围内工作。K_Vmax和K_Vmin值决定着控制阀流通特性的工作段值，而S_max和S_min值决定着阀瓣行程的工作段值。

总之，根据水利学参数控制阀在现有系列产品中进行选择，就是要选择流通特性的类型（直线性或等百分比）和其公称尺寸DN。控制阀的选择国标GB/T 17213.1～12—2005、前苏联按ГОСТ16443、美国按ANSI/IAS75.01～25、欧洲按EN60534—1～—3和EN61514—1～—2、日本按JIS B 2005—1～—8和JIS B 2007的规定。控制阀的公称尺寸DN是根据K_Vn的要求值来确定的。K_Vn可以从K_Vn≥1.2K_Vmax求得，K_Vmax是在阀瓣完全升起时的最大工作值（所要求的计算值）。

取安全系数1.2是考虑到K_Vn的偏差值在±8%的范围内，此外，也是为了当K_Vmax值时，不仅能向流量减小的一侧保证有调节的可能性，而且也可向流量增大的一侧也保证有调节的可能性。保留安全系数的必要性还在于系统在运行过程中，介质的流量、压力、温度、粘度可能有波动以及考虑到盐的结晶与凝固等。为了保证达到足够高的调节质量，控制阀的DN应尽可能选择接近于计算值，根据K_Vn的计算值和产品样本来选择具有最近而稍大于K_Vn值的控制阀。

可利用下列公式确定K_Vmax：

1）工作介质为非粘性液体（运动粘度不大于2×10^-3m²/s），压降不小于0.07MPa

式中 q_Vmax——液体最大体积流量（m³/h）；

q_mmax——液体最大质量流量（kg/h）；

ρ——液体密度（g/cm³）；

Δ_p——压力降（MPa）。

如果工作介质为粘性液体，则

K^B_Vmax=ψ^K_Vmax

ψ值按下述方法确定：预选控制阀的尺寸，对这个尺寸再按下式来确定其雷诺数：

式中 ν——当温度为t₁时的介质运动粘度（cm²/s）；

t₁——控制阀前的液体温度（℃）；

μ——当温度为t₁时的介质动力粘度（Pa·s）；

DN——控制阀的公称尺寸。

如果计算得到的雷诺数Re≤2000，则ψ可按图2-58上的曲线来确定。

当满足1.2K^B_Vmax≤K_Vn的条件时，选择工作就可认为是完成了。式中的K_Vn为预选控制阀的流量系数。如果1.2K^B_Vmax＞K_Vn，则按照1.2K^B_Vmax值选择具有较大K_Vn的控制阀，然后重新确定1.2K^B

Vmax。

工作在液体内的控制阀尺寸选好后，要进行校核，看它会不会出现气蚀。产生气蚀的压降可按下式来确定：

Δp_kas=K_c（p₁-p_n）

式中 Δp_kas——产生气蚀的压降（MPa）；

K_c——气蚀系数；

p_n——当温度为t₁时液体饱和蒸汽下的绝对压力（MPa）。

图2-58 系数ψ与雷诺数Re的关系

1—双座控制阀 2—单座控制阀 3—节流阀

气蚀系数K_c可根据图2-59上的曲线来确定，它取绝于控制阀的类型、流向和流阻系数

如果所选择的控制阀能满足Δp_min≤Δp_kas的条件，则它就可采用，否则就要重新计算。当节流时，在液体汽化或气蚀条件下，流量就不再增长，需要计算出在此情况下的最大压降Δp_{kas max}

Δp_{kas max}=Kc max（p1^-rpn）(www.xing528.com)

式中 K_{c max}——相对于最大流量的气蚀系数K_c；

r——考虑介质物性的修正系数，当缺乏必要的数据时，采用r=1。

按照所获得的Δp_{kas max}值来确定控制阀的流量系数K_Vmax。

图2-59 气蚀系数K_c和K_cmax与阻力系数ζ的关系图曲线

1—单座阀（液体由阀瓣下面进入）的K_c和K_cmax 2—双座和单座阀（液体由阀瓣上面进入）的K_cmax 3—双座和单座阀（液体由阀瓣上面进入）的K_c

2）工作介质为气体。当控制阀上的压降为次临界压降（Δp_min＜p₁/2）时，可利用下列公式：

当控制阀上的压降为临界压降（Δp_min≥p₁/2）时

式中 q_Vmax——气体最大体积流量（折算到p=0.1033MPa，t=0℃的条件）（m³/h）；

q_mmax——气体的最大质量流量（kg/h）；

p₁——最大流量时控制阀前的介质的绝对压力（MPa）；

p₂——最大流量时控制阀后介质的绝对压力（MPa）；

Δp_min——在控制阀上的最小压降（当流量最大时）（MPa）；

ρ_n——气体密度（折算到p₁=0.1033MPa，t=0℃时的条件）（kg/m³）；

T₁——控制阀前的气体温度（K）；

K′——考虑给定气体与理想气体的偏差而设置的系数。

3）工作介质为过热蒸汽或干饱和蒸汽。当控制阀上的压降为次临界压降时（Δp_min＜p₁/

2）可采用下式：

当控制阀上的压降为临界压降时（Δp_min≥p₁/2）

式中 q_mmax——蒸汽的最大质量流量（kg/h）；

v₁——温度为t₁和压力为p₁时的蒸汽比容（m/kg）；

v₂——温度为t₁、压力为p₂时的蒸汽比容（m/kg）。

选择流通特性，应使其在运行条件下能产生所要求的流量特性。这样，流通特性的选择应考虑调节目的、被输送介质的运行性能、它的聚集状态（液体、气体或蒸汽）和计算管段上元件的水力参数等。

当液体为紊流和计算管段上的压降Δp_c为常数时，控制阀的流通特性应根据各有关标准来选择。在控制阀的产品样本上给出的控制阀和节流阀的有关流量系数的数据和它们的流通特性，可供选择控制阀尺寸时使用。也给出了控制阀在临界压降时通过蒸汽的理论流量曲线，它们是按下式确定的：

式中 q_m——蒸汽流量（t/h）；

A_c——由阀瓣行程决定的阀座开启横截面的面积（cm²）；

μ_p——系数（一般采用μ_p=0.7）。