压力损失和流量特性试验分析

阀门的压力损失特性受阀门结构、管道及流速等因素影响，而阀门的流量系数是衡量阀门通流能力的重要指标，流量系数越大表明流体流经阀门时的压力损失就越小[9]。本次试验按照止回阀性能特点，根据阀门试验相关标准来进行。

4.3.1.1　试验系统

本次的试验系统主要包含了水箱、管道、压力测量装置、试验止回阀及流量测量装置等，具体如图4.16所示。

图4.16　试验系统图

1—水箱（设溢流口）；2—节流阀；3—取压孔；4—压差测量装置；5—试验止回阀；6—取压孔；7—流量测量装置

为了确保水流稳定，在水箱表面设置了溢流口，水箱高度为1.5m，根据阀门试验标准，节流阀2与取压孔3之间的距离应大于或等于10d（d为阀门公称直径），取压孔3与试验止回阀之间的距离应大于或等于5d，试验止回阀5与取压孔6之间的距离应大于或等于10d，取压孔6与流量测量装置7之间的距离应大于或等于10d。此次采用垂直水柱测压法来测量止回阀进出口压力值，只需要读取安装于试验止回阀进出口两端的水柱差值，计算出每个开度的压力损失值及流阻系数；采用容积法测量流量，计算出止回阀在每个开度下的流量系数及流速。

4.3.1.2　试验步骤

在试验过程中，通过向水箱不断注水确保水箱水位，具体试验步骤如下所述：

（1）按照试验标准将试验装置安装于管道上，试验止回阀水平安装；

（2）将试验止回阀调整至试验开度，不断向水箱注水，保证水箱水位；

（3）读取并记录试验止回阀两端水柱差值；

（4）在止回阀两端水柱高保持不变的情况下，采用量筒收集阀门出口处5s时间内的水流，并测量出其体积；

（5）调整开度，继续试验，完成8个开度数据的采集；

（6）整理装置，结束试验。

4.3.1.3　试验结果计算方法

止回阀流阻系数及流量系数的计算公式如下所述[10]：(www.xing528.com)

（1）流阻系数按下式计算：

式中：K——流阻系数；

Δp——压力损失；

ρ——流体密度；

ν——流体流速。

（2）流量系数按下式计算：

式中：C——流量系数，水流过阀门进出口压差为100kPa时，某给定行程所流过的流量以m3/h计，流体密度取kg/m3的流量数值；

Q——流量，单位时间内流经阀门的流体的体积，单位为m3/s。

将通过换算得到的Δp及计算出的ν代入式（4.2）可求得流阻系数，将测量得到的Q及Δp代入式（4.3）可求得流量系数。

（3）止回阀流阻系数与流量系数之间的关系式：

式中：A——阀门流道的截面积，单位为m2。

4.3.1.4　测量误差分析

（1）压力损失误差为实际压力损失的±2%；

（2）流量误差为实际流量的±2%，测量仪器的重复性及分辨率需在0.5%之内。