第二節流量系數Kv值計算公式的修正

 

111上述討論Kv值計算公式的扒導中，可以看出該推導中存在什么問題？

    ①把調節閥模擬為簡單形式來推導中，未考慮與不同閥結構實際流動之間的修正問題。
    ②在飽和的狀態下，阻塞流動（即流量不再隨壓差的增加而增加）的差壓條件為0.5，同樣未考慮不同閥結構對該臨界點的影響問題。
    ③未考慮低雷諾數和安裝條件的影響。

112上述Kv值計算公式推導中存在的問題會造成什么影響？

 
      由于把調節閥模擬為簡單形式來推導Kv值計算公式，只考慮到閥門前、后的壓差，而沒有考慮到閥門結構對流動的影響，而實際上各種閥門因結構不同，流動阻力不一樣，勢必會造成很大的計算偏差。另外，由于沒有考慮低雷諾數的影響，在極端情況下，當雷諾數很低，例如黏性很大的流體，流體的流動已經成為層流狀態，此時如果仍按簡單情況推導的Kv值計算公式計算，誤差一定很大。

113何謂壓力恢復？

 
       當流體流過調節閥時，其中壓力變化如圖3-4所示，可知在閥芯、閥座處由于節流作用而在附近的下游處產生一個縮流，其流體的流速大，但靜壓小。在遠離縮流處，隨著閥內的流通面積的增大，流體的流速減小，由于相互摩擦，部分參量轉變成內能，大部分靜壓被恢復，形成了閥門壓差。換言之，流體在節流處的壓力急劇下降，并在其后的節流通道中逐漸恢復，但已經不能恢復到原來的P₁值。這便是壓力恢復現象。

114何謂壓力恢復系數F_L？

      在原公式的推導中，認為調節閥節流處由P₁直接下降到P₂，見圖3-5中虛線所示。但實際上，壓力變化曲線如圖3-5中實線所示，存在著壓力恢復的情況。不同結構的閥，壓力恢復的情況不同。阻力越小的閥，恢復越厲害，越偏離原推導公式的壓力曲線，原公式計算的結果與實際誤差越大。因此，引入一個表示閥壓力恢復程序的系數F_L來對原公式進行修正。F_L稱為壓力恢復系數（Pressure recevery facror）,其表達式為        式中，分別表示產生閃蒸時的縮流處壓差和閥前后壓差。  

115壓力恢復系數F_L如何試驗測定？

 
       由知F_L是在閥門產生閃蒸時閥前后壓差△P_c與縮流處壓差△Pv_c之比。用透明閥體做試驗將會發現，當節流處產生閃蒸，即在節流處產生氣泡群時，Q就基本上不隨著△P的增加而增加。這個試驗說明：產生閃蒸的臨界壓差就是產生阻塞流的臨界壓差，測定此時的閥前后壓差△P_c和縮流處壓差△Pv_c，便可求得壓力恢復系數F_L，F_L值的大小取決于調節閥的結構形狀。
     由試驗確定的各類閥的F_L值見表3-1  

116F_L的物理意義及其在調節閥計算中如何運用？

 
      F_L既可表示不同閥結構造成的壓力恢復，以修正不同閥結構造成的流量系數計算誤差，還要用于正常流動或阻塞流動的判別。
      因為F_L定義公式（3-14）中的壓差△P_c就是該試驗閥產生阻塞流動的臨界壓差。這樣，當△P＜△P_c時為正常流動，當△P≥△P_c時為阻塞流動。從式（3-14）中可解出液體介質的△P_c為

117何謂閃蒸（flashing）現象？

 
      如圖3-1所示，當壓力為P1的液體流經節流孔時，流速實然急劇增加，而靜壓力驟然下降，當孔后壓力P2達到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓Pv時，部分液體就汽化成氣體，形成 氣液兩相共存的現象，這種現象稱為閃蒸。產生閃蒸時，對閥芯、閥座材料已開始有侵蝕破壞作用，而且影響液體流量計算公式的正確。

118何謂空化（cavitation）現象？ 

 
如果產生閃蒸之后，P2不是保持在飽和蒸汽壓以下，而是在離開節流孔之后又驟然上升，這時氣泡產生破裂并轉化為液態，這個過程即為空化作用。由此可見，空化作用是一個過程的兩個階段：一個階段是液體內部形成空腔或氣泡，即閃蒸階段；第二個階段是這些氣泡的破裂，即空化階段。

119空化作用帶來哪些影響？

 
      一是產生阻塞流，如圖3-6所示，許多氣泡集中在閥的節流孔后，阻礙流體的流動，自然影響了流量的增加，即產生了阻塞情況。
    二是產生汽蝕，如圖3-7所示，產生空化作用時，在縮流處的后面由于壓力恢復，升高的壓力壓縮氣泡，達到臨界尺寸的氣泡開始變為橢圓形，接著在上游表面開始變平，然后突然爆裂。所有的能量集中在破裂點上，產生極大的沖擊力。如果氣泡在接近節流孔后的固體表面處破裂，這種沖擊力會慢慢地撕裂材料表面，形成類似于煤渣的粗糙表面。     

120何謂阻塞流？阻塞流對流量系數Kv值計算的影響如何?

 
      阻塞流是指不可壓縮流體或可壓縮流體在流過調節閥時所達到的大流量狀態。測定辦法是：在固定的入口條件下，閥前壓力P1保持一定而逐步閥后壓力P2，致使流經調節閥的流量增加到一個大的值，再繼續P2，流量不再增加，這個流量即為阻塞流。阻塞流出現之后，流量與壓差（△P=P₁-P₂）-之間的關系已不再遵循流量系數推導公式所描述的規律。