首先,我们需要知道什么是Kv值,然后才知道如何运用它。话不多说,我们先解密一下Kv值的身世。(国内习惯把Kv值称作流通能力,国际上称为流量系数。)
控制阀和固定节流孔板一样,都是一个局部阻力元件。因此,可以把控制阀的阀口模拟成节流孔板形式。
图1
对于不可压缩流体,将图1中的参数代入伯努利方程,可得:
化简得:
令:
再根据流量连续性方程Q=AV,与式(3)联立方程,得:
将式(2)带入式(4),可得:
式(5)就可以近似认为是控制阀的流量方程。
注意式(1)~(5)中,所有参数含义如下:
如果将上述Q、P1、P2、r 采用工程单位,即:Q—m3/ h;P1、P2—100KPa;r——gf/cm3。
于是式(5)可进一步简化为:
重头戏来了,我们人为规定用Kv来表示流量Q计算公式中的系数
即:
好吧,原来流量系数是这么推导来的。
由理论上计算可知,对于不可压缩流体,Kv是Q、压力差△P的函数;而我们又十分清楚,实际的Kv值都是由实验实际测得。
为了能够使用Kv值来反映不同结构、不同通径控制阀的流通能力,我们需要统一一个实验条件,只有在相同实验条件下,测得的Kv值,才能真实反映不同型号控制阀的通流能力。
定义:当控制阀阀口全开,且阀两端压差△P为100KPa,流体重度r为1gf/cm3(常温的水)时,每小时流经控制阀的流量,流量以m3/ h为单位。此时
假设有一个控制阀的Kv=25,则表示当阀两端压差为100KPa时,每小时能通过该阀的水流量为25m3。
1、流量系数Kv不完全表示为阀的流量Q,唯有在当介质为常温水,即r为1gf/cm3,压差为100KPa时,Kv才为流量Q;同样KV值下,r、△P不同,通过阀的流量也不同。
2、Kv是流量系数,所以是没有单位的。但是许多资料、说明书都错误地带上单位,值得改正。比如,下图2为国外某品牌调压阀的样本,错误的给KV值添加了单位,和右侧流量单位明显相同,太容易引起误解了。大家在阅读此类样本时一定要注意。
图2
在国外,流量系数通常以Cv值表示,但其实Cv值与Kv值仅仅是统一实验条件的不同而已,理论计算公式是一样的。
Cv值的定义:当控制阀阀口全开,且阀两端压差△P为1lbf/in2(1磅力每平方英寸即1psi,1lbf/in2=6.895kPa),介质为60°F(15.56℃)时的清水,每分钟流经控制阀的流量,流量以加仑/ min为单位。
Cv值和Kv值的两者间的换算关系为:
Cv=1.167Kv
下图3为某品牌两位两通直动式电磁阀的样本截图,图中红色矩形框中,显示Cv=0.3,说明该阀在两端压差为1lbf/in2,介质为60°F时的清水时,每分钟流经该控制阀的流量为0.3加仑。
也就是说一个3加仑容器,需要10分钟,才能充满。
图3
下图4为某品牌调压阀的样本截图,图中红色矩形框中,显示Kv=0.05,说明该阀在两端压差为100KPa,介质为常温水时,每小时流经该控制阀的流量为0.05m3。
也就是说一个10L的容器,需要12分钟,才能充满。
图4