目录
1. 目的 (4)
2. 适用范围 (4)
3. 计算项目 (4)
4. 中法兰强度计算 (5)
5. 闸阀力计算 (17)
6. 闸板、阀杆拉断计算 (21)
7. 闸板应力计算 (26)
8. 压板、活节螺栓强度计算 (28)
9. 截止阀力计算 (30)
10. 止回阀阀瓣、阀盖厚度计算 (34)
11. 自紧密封结构计算 (38)
12. 阀体壁厚计算 (47)
附录A 参考资料 (48)
1．目的
为了保证本公司所设计的阀门的统一性和质量。
2．适用范围
本公司所设计的闸阀、截止阀、止回阀。
3．计算项目
●3．1 闸阀需要计算项目4、5、6、7、8
●3．2 截止阀需要计算项目4、8、9
●3．3 止回阀需要计算项目4、10
●3．4 自紧密封结构设计需要计算项目11
4．中法兰计算
●4．1适用范围
该说明4.2～４.4适用于圆形中法兰的计算；4.5适用于椭圆形中法兰的计算
●4．2输入参数
4．2．1 设计基本参数
4．2．1．1 口径（DN）
4．2．1．2 压力等级（CLASS）
4．2．1．3 阀种（TYPE）
4．2．1．4 设计温度（T0）取常温380C。
4．2．1．5 设计压力（P）按ASME B16.34-2004 P27,P29,P48取值如表1。
4．2．1．6法兰许用应力（FQB）
按ASME第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表1A，乘以铸件系数0.8
WCB 110.4MPa (11.26Kgf/mm2) (P16第8行)
LCB 102.4MPa (10.45Kgf/mm2) (P10第29行)
CF8M 110.3MPa(11.26Kgf/mm2) (P66第18行)
4．2．1．7螺栓许用应力（BQB）
按ASME 第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表3，
B7 17.6 kgf/mm2. (P384第33行)
L7M 14.08 kgf/mm2. (P384第31行)
B8 17.6 kgf/mm2. (≤3/4) (P390第29行)
14.08 kgf/mm2. (3/4~1) (P390第27行)
13.3 kgf/mm2. (1以上) (P390第23行)
4．2．1．8 垫片密封压力（Y），按ASME 第Ⅷ卷(2004版)第一册P298表2-5.1,如表2。
4．2．1．9 垫片系数（M）按表2。
4．2．2法兰基本尺寸（见图4-1）
图4-1 圆形中法兰计算示意图
4．2．2．1 垫片宽度N（N）。
4．2．2．2 垫片外径（强力垫、缠绕垫）或中径（金属环）D（D）。
4．2．2．3 壁厚go（GO）。
4．2．2．4 根部厚g1(G1)，一般斜度取1：5，故G1=G0+H/5
4．2．2．5 斜度高度h(H)。
4．2．2．6 法兰内径B（BB）。
4．2．2．7 法兰外径A（A）。
4．2．2．8 螺栓中心距C（C）。
4．2．2．9 法兰有效厚度过t（T）。
4．2．2．10 螺栓公称直径d（DD）。
4．2．2．11 螺栓数量n（NN）。
4．2．3 法兰形状系数
4．2．3．1 法兰斜度修正系数f（F）
根据按ASME 第Ⅷ卷第一册(2004版)P304图2-7.6图2查得（F1），F1〈1时, F=1。
4．2．3．2 一体形法兰计算系数F（FF）按ASME 第Ⅷ卷第一册(2004版)P302图2-7.2。
4．2．3．3 一体形法兰计算系数V（V）按ASME 第Ⅷ卷第一册(2004版)P302图2-7.3。
4．3计算说明
4．3．1 考虑腐蚀余量1mm后的参数调态（法兰计算尺寸）
4．3．1．1 中腔直径B（BB）BB=BB1+2
4．3．1．2 壁厚g0（G0）G0=G01-1
4．3．1．3 根部厚g1（G1）G1=G11-1
4．3．2 垫片有效宽度（B）按ASME 第Ⅷ卷第一册(2004版)P300表2-5.2，如表3。
表3 垫片有效宽度及压紧力作用中心圆直径
4．3．3 垫片压紧力作用中心圆直径（G）按表3。
4．3．4 法兰根部应力修正系数f（F），当F1<1时取F=1；F1≥1时，取F1。4．3．5 内压力产生的全载荷（HH）
HH=π×G2×P/400
4．3．6 使用状态下，需要的最小垫片压紧力（HP）
HP=π×B×G×M×P/50
4．3．7 使用状态下，需要的最小螺栓载荷Wm1(WM1)
WM1=HH+HP=π×G×P×（G+8BM）/400
4．3．8 紧固状态下，需要的最小螺栓载荷Wm2(WM2)
WM2=π×B×G×Y
4．3．9 使用状态下，需要的最小螺栓有效截面积Am1(AM1)
AM1=WM1/BQB
4．3．10 紧固状态下，需要的最小螺栓截面积Am2(AM2)
AM2=WM2/BQB
4．3．11 需要的最小螺栓有效截面积（AM），取AM1，AM2中的最大值。4．3．12 系数g0/g1(G1G0)
G1G0=G1/G0
4．3．13 系数h/h0 (HH0)
HH0=H/（BB×G0）1/2
4．3．14 系数（K）
K=A/BB
4．3．15 系数（U）
U=[K2（1+8.55246lgk）-1]/ [1.36136(K2-1)(K-1)]
4．3．16 系数（YY）
YY=[0.66845+5.7169 K2 lgk/ K2-1]/ (K-1)
4．3．17 系数（Z）
Z= （K2+1）/(K2-1)
4．3．18 系数（TT）
TT=[K2（1+8.55246lgk）-1]/ [(1.04720+1.9448 K2) (K-1)]
4．3．19 系数（L）
L=[T×FF（BB×G0）1/2+1]/TT+T3/[U×（BB×G0）1/2/V]
4．3．20 实际使用螺栓总有效截面积Ab(AB)
AB=BS×NN
4．3．21 使用状态螺栓载荷（WO）
WO=WM1
4．3．22 紧固状态螺栓载荷Wg(WG)
WG=AM+AB×BQB/2
4．3．23 内压力作用于法兰内径截面的载荷（HHD）
HHD=π×BB2×P/400
4．3．24 垫片载荷（HHG）
HHG=WO-HH
4．3．25 内压力产生的全载荷与内压力作用于法兰内径截面的载荷之差（HHT）HHT=HH-HHD
4．3．26 螺栓中心至HHD作用点的距离（HD）
HD=（C-BB）/2-0.5G1
4．3．27 螺栓中心至HHG作用点的距离（HG）
HG=（C-G）/2
4．3．28 螺栓心至HHT作用点的距离（HT）
HT=[（C-BB）/2+HG]/2
4．3．29 内压力作用于法兰内径截面的弯矩（MD）
MD=HHD×HD
4．3．30 垫片载荷所需的弯矩（MMG）
MMG=HHG×HG
4．3．31 HHT产生的弯矩（MT）
MT=HHT×HT
4．3．32 使用状态下，作用于法兰的全弯矩（MO）
MO=MD+MMG+MT
4．3．33 紧固状态下，作用于法兰的弯矩（MG）
MG=WG×（C-G）/2
4．3．34 法兰轴向应力计算内径（SS）
当BB<20×G1且F1≥1，SS=BB+GO
当BB<20×G1且F1<1，SS=BB+G1
当BB≥20×G1，SS=BB
4．3．35 使用状态法兰轴向应力（QH0）
QH0=F×MO/（L×G12×SS）≤1.5FQB 合格
4．3．36 使用状态法兰径向应力（QR0）
QR0=[1.33T×FF/(BB×G0) 1/2+1]×M0/(L×T2×BB) ≤FQB 合格4．3．37 使用状态法兰周向应力（QT0）
QT0=YY×M0/（T2×BB）-Z×QR0≤FQB 合格
4．3．38 使用状态合成应力（Q00，Q01）
Q00=（QH0+QR0）/2≤FQB 合格
Q01=（QH0+QT0）/2≤FQB 合格
4．3．39 紧固状态法兰轴向应力（QHG）
QHG=F×MG/（L×G12×SS）≤1.5FQB 合格
4．3．40 紧固状态法兰径向应力（QRG）
QRG=[1.33T×FF/(BB×G0) 1/2+1]×MG/(L×T2×BB) ≤FQB 合格4．3．41 紧固状态法兰周向应力（QTG）
QTG=YY×MG/(T2×BB)-Z×QRG≤FQB 合格
4．3．42 紧固状态合成应力（QG0，QG1）
QG0=（QHG+QRG）/2≤FQB 合格
QG1=（QHG+QTG）/2≤FQB 合格
4．3．43 螺栓应力（B0LT）
BOLT=0.0703π×CLASS×D2/4AB≤633 合格
（公式根据ASME B16.34的6.4.1.1节编写）
4．3．44 垫片最小有效宽度（N-MIN）
N-MIN=AB×BQB/（2π×G×Y）≤N-边缘余量合格
●4．4补充说明
4．4．1本计算书按ASME 第Ⅷ卷第一册P292附录2编写。
4．4．2参数说明时带（）的为计算程序或计算式中用的代号。
●4．5椭圆形法兰计算(见图4-2)
图4-2 椭圆形中法兰计算示意图
4．5．1 用下式代替3.7中WM1
WM1=K0*P*（R1-2*B）（R2-2*B）
+2*K0*M*P*（（R1-B）（R2-B）-（R1-3*B）（R2-3*B））4．5．1．1 K0=π/4
4．5．1．2 椭圆形垫片长外径R1
4．5．1．3 椭圆形垫片短外径R2
4．5．1．4 垫片有效宽度B见3.2
4．5．1．5 垫片系数M见2.1.9
4．5．1．6 设计压力P见2.1.5
4．5．2 用下式代替3.8中WM2
WM2=K0*（（R1-B）（R2-B）-（R1-3*B）（R2-3*B））*Y 4．5．2．1 垫片密封压力Y见2.1.8
4．5．3 垫片最小宽度
N-MIN=AB*BQB/（4*K0*Y*（R1+R2-4*B））
4．5．4 垫片压紧力作用中心圆直径G
G=SQRT（（R1-2*B）（R2-2*B））
4．5．5 其他公式与圆形法兰计算相同
4．5．6 以上公式按JPI-7S-67-96 附录3和ASME 第Ⅷ卷第一册P292附录2编写5．闸阀力的计算
●5．1适用范围
本计算适用于闸阀的计算
●5．2密封比压计算，按JPI-7S-67-96附录3和《阀门设计》
5．2．1 介质静压力
F J=[π(d 1+w)2×P]/4
F J：介质作用在密封面上的静压力（N）
d1：阀座密封内径（mm）（见右图）
W：阀座密封面宽(mm)
P：介质压力（MPa）
5．2．2 所需密封力
Fm=π(d1+w)×w×q
Fm：所需密封力(N)
q：密封所需比压MPa
q=[(3.5+P)/(0.1* w)1/2] ×1.4 （见《球阀设计与选用》P165）
w：密封面宽度(mm)
5．2．3 密封面比压
当F J<2Fm时
Sa=2Fm/（πd1w）≤150 MPa (150MPa为不锈钢的许用密封比压)
Sa：密封面比压MPa
(2)当F J≥2Fm时
Sa=[ (d1+w) 2×p]/（4d1×w）≤150 MPa (150MPa为不锈钢的许用密封比压)
5．3压紧力计算
5．3. 1 当F J<2Fm时
F t=F1+F2+F3
F t：压紧力
F1：关闭时闸板上的轴向力N
F
=2Fm×tg(θ+υ)
1
θ：闸板楔半角θ=50
υ：密封面摩擦角取u=0.2 υ=tg-10.2=11.30°
F2：介质作用于阀杆的轴向力（N）
F2=（π/4）d2×p
d：阀杆直径 (mm)
F3：阀杆与填料的摩擦力（N）
F3= u1πdhPp
u1: 杆与填料摩擦系数 u1=0.1
h: 填料总高 (mm)
Pp:压套作用于填料的面压力 MPa
按JPI-7S-67-96附录3 P41
150、300LB,Pp=20 ； 600LB,Pp=25
900LB, Pp=30 ； 1500LB,Pp=35 ； 2500LB,Pp=40
5．3.2 当F J ≥2Fm 时
F t =F 1+F 2+F 3
F 1 关闭时闸板上的轴向力（W ） F 1= F J tg(θ+υ)
● 5．4扭矩的计算
5．4．1阀杆与阀杆螺母的摩擦的扭矩
T 1=Ft ×R FM /1000 N.m R FM ：摩擦半径
R FM =d M /(2tg(β+ρ))=d m (l+u 2πd m )/(2(πd m +u 2.l)) mm β：阀杆螺纹升角 β=arctg(l/πd m ) d m ：阀杆螺纹中径 mm l: 阀杆螺纹导程 mm
u 2: 摩擦系数 u 2=0.15 ρ: 摩擦角 ρ=arctg(u 2)
5．4．2T 2=F t ×f ×[d j /(2*1000)] N.m f ：摩擦系数，按《阀门设计》表 台肩 f=0.06 轴承 f=0.003
d j :台肩（轴承）平均直径 mm (● 5．5手轮上的扭矩
T=T 1+T 2 （N .m ） ● 5．6手动装置上的扭矩 T=T 1 （N.m ） ● 5．7手轮力计算
F w =T/D w ×1000 (N) F w ：作用在手轮上的力（N ） D w ：手轮外径 (mm)
● 5.8 阀杆强度计算
如果阀杆直径按API600标准选取，可不进行计算，如无标准可查，按下式计算：σmax=0.5*σ*(1+sqrt(1+16*tg(β+ρ)* tg(β+ρ)))≤[σ] MPa
σ：压应力σ=4*Ft/（π*ds*ds）MPa
ds：阀杆螺纹小径mm
[σ]：阀杆许用应力，对ASTM A182 F6a即1Cr13阀杆调质200~230HB，根据ASTM A370，σb=650 ~760MPa
取[σ]=σb /3=217 MPa
6 闸板、阀杆拉断强度计算
●6．1范围
以下公式适用于闸阀的阀杆计算闸板、阀杆拉断强度计算
P I =S I .σ b (N)
S I ：I-I截面的面积mm2
6．2．3 Ⅱ-Ⅱ断面的剪切力
τII=2×S II×0.6×σb (N)
S II：Ⅱ截面的剪切面积 (mm2) 6．2．4 I-I截面的安全系数
n I =P I /P L
n I≥1.1
6．2．5 Ⅱ-Ⅱ断面的安全系数
n II =τII /P L
n II≥1.5
6．3. 闸板的拉断计算(见图6-2)
图6-2 闸板头部示意图
6．3．1 截面为4*“┌”形的拉断计算(见图6-3)
图6-3 截面为4*“┌”形的闸板梯形槽示意图
6．3．1．1 I-I断面的合成力
P W=4σb/(L/w X 1+1/S I) (N)
w X 1：截面模量（mm3）
w X 1=J X /e1
J X ：惯性矩
J X=[B.e13/-bh3+a.e23]/3 (mm4)
L：力臂
L=(C-A)/4+e1
e1=(aH2+bd2)/(2(aH+bd))
e2=H- e1
h= e1-d
其它符号如图示见图6-3
S I ：I-I断面的面积mm2
S I =bd+aH
σb：闸板材料抗拉强度，按ASME 第Ⅱ卷D（2004版）篇表1A，
WCB闸板σb=485 MPa CA15闸板σb=620 Mpa
LCB闸板σb=450 Mpa CF8M闸板σb=485Mpa 6．3．1．2 Ⅱ-Ⅱ断面的剪应力
P T= 2×S II×0.6×σb
S II：Ⅱ-Ⅱ断面的面积
S II=2×（N-M）.B mm2
6．3．1．3 I-I断面的安全系数
n I=P w/P L
n I≥1.2
6．3．1．4 Ⅱ-Ⅱ断面的安全系数
n II=P
τ/P L
n II≥1.65
6．3．2 截面为2*“┫”的拉断计算 (见图6-4)
图6-4 截面为2*“┫”形的闸板梯形槽示意图
6．3．2．1 I-I断面的合成力
P W=2σb/(L/w X 1+1/S I) (N)
w X 1：截面模量（mm3）
w X 1=J X /e2
J X ：惯性矩
J X=[B.e13/-bh3+a.e23]/3 (mm4)
L：力臂
L=(C-A)/4+e2
e1=(aH2+bd2)/(2*(aH+bd))
e2=H- e1
h= e1-d
其它符号如图示见图6-4
S I ：I-I断面的面积S I =bd+aH mm2
σb：闸板材料抗拉强度，按ASME 第Ⅱ卷D（2004版）篇表1A，
WCB闸板σb=485 MPa CA15闸板σb=620 Mpa
LCB闸板σb=450 Mpa CF8M闸板σb=485Mpa 6．3．2．2 Ⅱ-Ⅱ断面的剪应力
P T= 2×S II×0.6×σb
S II：Ⅱ-Ⅱ断面的面积
S II=（N-M）.B mm2
6．3．2．3 I-I断面的安全系数
n I=P w/P L
n I≥1.05
6．3．2．4 Ⅱ-Ⅱ断面的安全系数
n II=P
τ/P L
n II≥1.65
6．4 以上公式按《材料力学》上册编写
7．闸板应力计算
●7．1范围
以下公式适用于闸阀闸板的应力计算
●7．2闸板的应力(见图7-1)
图7-1 闸板应力计算示意图
σ
0=〡σ
11
〡+〡σ
15
〡≤1.5S
m
(MPa)
●7．2．1外周边简支，内周边固定（垂直方向可移动），沿内周作用分布载荷
σ11=3b2p/4h2{2(1+v)(A11+lna/b-(1-v)(1-B11a2/b2)}≤S m(MPa)
A11=1/2×{ (1-v)×a2/[(1+v)a2+(1-v)b2]}[1-(1+2lna/b)(a2/b2)]
B11=2b2/[(1+v)a2+(1-v)b2] [(1+v)lna/b+1]
7．2．2外周边简支，内周边固定（垂直方向可移动），受均布连续载荷。
σ15=3p a2/8h2{(3+v) b2/a2+4(1+v)( A15+lna/b) b2/a2-(1-v)( 2b2/a2+ B15×a2/b2)} ≤S
m
(MP a)
A15=1/4{a2/[(1+v)a 2+(1-v) b2]}{(3+v)a2/b2+(1-v)[(4lna/b+3) a2/b2-2]}
B15= b2/[(1+v)a 2+(1-v) b2]{(3+v)-[(5+v)+4(1+v)lna/b] b2/a2}
P：设计压力 (MPa)
a：通道半径 (mm)
b：闸板中轴半径 (mm)
h：闸板单板厚 (mm)
v：泊松比 v=0.3
S
m
=闸板材料应力强度值，根据ASME第Ⅱ卷D篇(2004版)表2A
阀门流量计算方法 发表于： 2010-1-29 9:39:55 如何使用流量系数 How to use Cv 阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C 的水。Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。 Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI. 公式1 FORMULA 12.DN350 x DN300 x DN350，压力等级Class 900缩喉 管压力密封闸阀，其它条件与例1相同，求压降。 What is the pressure drop through a 14"x12"x14" Class 900 Venturi pressure seal gate valve with the same conditions as example 1. 解：采用公式1 Solution: Use formula 1. Cv = 6285 (来自本页) Cv = 6285 (from page 26) 3.温度900o F, 压力1200 PSI，流速500,000磅/小时的 蒸汽应用中压降小于5 PSI的压力等级Class 2500 闸阀的最小通径是多少？ What is the smallest Class 2500 gate valve that will have less than a 5 PSI pressure drop in 900o F, 1200 PSI steam service at a flow rate of 500,000 lbs/hr? 解：采用公式1 Solution: Use formula 1. F = 500,000 = 0.785 (来自900o F, 1200 PSIG蒸汽表 )
4 KV值计算新公式 目前，调节阀计算技术国外发展很快，就KV值计算公式而言，早在20世纪70年代初ISA（国际标准协会标准）就规定了新的计算公式，国际电工委员会IEC也正在制定常用介质的计算公式。下面介绍一种在平均重度法公式基础上加以修正的新公式。 4.1 原公式推导中存在的问题 在前节的KV值计算公式推导中，我们可以看出原公式推导中存在如下问题：（1）把调节阀模拟为简单形式来推导后，未考虑与不同阀结构实际流动之间的修正问题。 （2）在饱和状态下，阻塞流动（即流量不再随压差的增加）的差压条件为△P／P=0.5 ，同样未考虑不同阀结构对该临界点的影响问题。 （3）未考虑低雷诺数和安装条件的影响。 4.2 压力恢复系数 FL 由P1在原公式的推导中，认为调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图2 －3中虚线所示。但实际上，压力变化曲线如图2－3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。FL称为压力恢复系数（Pressure reecvery factor），其表达式为: (9) 式中，、表示产生闪蒸时的缩流处压差和阀前后 压差。 图2-3 阀内的压力恢复关键是FL的试验问题。用透明阀体试验，将会发现当节流处产生闪蒸，即在节流处产生气泡群时，Q就基本上不随着△P的增加而增加。这个试验说明：产生闪蒸的临界压差就是产生阻塞流的临界压差，故FL又称临界流量系数（Critical flow factor），因此FL既可表示不同阀结构造成的压力恢复，以修正不同阀结构造成的流量系数计算误差，又可用于对正常流动，阻塞流动的差别，即FL定义公式（9）中的压差△Pc就是该试验阀产生阻塞流动的临界压差。这样，当△P＜△Pc时为正常流动，当△P≥△Pc时为阻塞流动。从（9）公式中我们即可解出液体介质的△Pc为：△Pc = FL(P1-Pv) (10) 由试验确定的各类阀的FL值见表2－3。 4.3 梅索尼兰公司的公式——FL修正法 1）对流体计算公式的修正 当△P＜△PC时，为正常流动，仍采用原公式（4）；当△P≥△Pc时，因△P 增加Q基本不增加，故以△Pc值而不是△P值代入公式（4）计算即可。当 △Pv≥0.5P1时，意味差有较大的闪蒸，此时△Pc还应修正，由试验获得：
调节阀Kv 计算 上期简述控制阀选型，本期主要介绍调节阀Kv 计算。 一、调节阀Kv 值计算 1） 一般液体的Kv 值计算 a 、 非阻塞流 判别式：()21L F V p F P F P <-V ； 计算公式：Kv = 或 Kv =； b 、 阻塞流 判别式：()21L F V p F P F P ≥-V ； 计算公式： Kv = 或 Kv = 式中： F L ——压力恢复系数 X T ——压差比系数 F F ——流体临界压力比系数，0.96F F =-P V ——入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），MPa P C ——流体热力学临界压力（绝对压力），MPa Q ——体积流量m3/h W ——质量流量T/h P1——阀前压力（绝对），MPa （A ） P2——阀前压力（绝对），MPa （A ） △P ——阀入口和出口间的压差，即(P1-P2)，MPa ；
ρ——介质密度，Kg/m 3 表1 调节阀的压力恢复系数 F L,、临界压差比系数X T 调节阀 的类型 单座阀 双座阀 套筒阀 角型阀 V 型球阀 偏心旋转阀 蝶阀 VP VN VM VS VV VE VW 流开 流关 任意 流开 流关 流开 流关 任意 流开 90° 60° F L 0.90 0.80 0.85 0.90 0.80 0.93 0.80 0.62 0.85 0.55 0.68 X T 0.72 0.55 0.70 0.75 0.70 0.56 0.53 0.40 0.61 0.72 0.52 2） 低雷诺数修正（高粘度液体KV 值的计算） 当流经阀门的介质为高粘度、低流速或相当低的压差液体时，此时流体在阀门处于低雷诺数（层流）状态，（流经调节阀流体雷诺数Rev 小于104），需对Kv 值进行粘度修正。 计算公式：'/V V R K K F = 在求得雷诺数Rev 值后可查曲线图得F R 值。 计算调节阀雷诺数Rev 公式如下： 对于单座阀、套筒阀、角阀、球阀等只有一个流路的阀 Re 70700L V v v F K = 对于双座阀、碟阀、偏心旋转阀等具有二个平行流路的阀 Re 49490L V Q v v F K =
1、流量系数计算公式 表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等，它们运算单位不同，定义也有不同。 C-工程单位制（MKS制）的流量系数，在国内长期使用。其定义为：温度5-40℃的水，在1kgf/cm2(0.1MPa)压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。 Cv-英制单位的流量系数，其定义为：温度60℃F （15.6℃）的水，在1b/in2(7kpa)压降下，每分钟流过调节阀的美加仑数。 Kv-国际单位制（SI制）的流量系数，其定义为：温度5-40℃的水，在10Pa（0.1MPa）压降下，1小时流过调节阀的立方米数。 注：C、Cv、Kv之间的关系为Cv=1.17Kv，Kv=1.01C 国内调流量系数将由C系列变为Kv系列。 （1）Kv值计算公式（选自《调节阀口径计算指南》） ①不可压缩流体（液体）（表1-1） Kv值计算公式与判不式（液体） 低雷诺数修正：流经调节阀流体雷诺数Rev小于104时，其流量系数Kv需要用雷诺数修正系数修正，修正后的流
量系数为： 在求得雷诺数Rev值后可查曲线图得FR值。 计算调节阀雷诺数Rev公式如下： 关于只有一个流路的调节阀， 如单座阀、套筒阀，球阀等： 关于有五个平行流路调节阀， 如双座阀、蝶阀、偏心施转阀 等 文字符号讲明： P1--阀入口取压点测得的绝对压力，MPa； P2--阀出口取压点测得的绝对压力，MPa； △P--阀入口和出口间的压差，即（P1-P2），MPa；Pv--阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa；
Pc--热力学临界压力（绝压），MPa； F F--液体临 界压力比系数， F R--雷诺数系数，依照ReV值可计算出；F L--液体压力恢复系数 QL--液体体积流量，m3/h P L--液体密度，Kg/cm3 ν--运动粘度，10-5m2/s W L--液体质量流量，kg/h， ②可压缩流体（气体、蒸汽）（表1-2） Kv值计算公式与判不式（气体、蒸气）表1-2 文字符号讲明： X-压差与入口绝对压力之比（△P/P1）；X T- 压差比系数； K-比热比； Qg-体积流量，Nm3/h
调节阀的计算、选型方法 调节阀根据驱动方式分类，一般分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式调节阀等。根据结构可分为单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、角式调节阀、球阀、蝶阀等九大类。调节阀的计算选型是指在选用调节阀时，通过对流经阀门介质的参数进行计算，确定阀门的流通能力，选择正确的阀门型式、规格等参数，包括公称通径，阀座直径，公称压力等，正确的计算选型是确保调节阀使用效果的重要环节。 1.调节阀流量系数计算公式 1.1 流量系数符号： Cv—英制单位的流量系数，其定义为：温度60°F（15.6℃）的水，在16/in2(7KPa)压降下，每分钟流过调节阀的美加仑数。 Kv—国际单位制（SI制）的流量系数，其定义为：温度5~40℃的水，在105Pa压降下，每小时流过调节阀的立方米数。 注：Cv≈1.16 Kv 1.2不可压缩流体（液体）Kv值计算公式 1.2.1 一般液体的Kv值计算 非阻塞流阻塞流 流动工况 判别式△P＜FL2(P1-FFPv) △P≥FL2(P1-FFPv) 计算公式 备注： # 式中：P1—阀入口绝对压力KPa 2—阀出口绝对压力KPa QL—液体流量m3/h ρ—液体密度g/cm3
FL—压力恢复系数，与调节阀阀型有关，附后 FF—流体临界压力比系数， PV—阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力KPa） PC—物质热力学临界压力（绝对压力KPa） 注：如果需要，本公司可提供部分介质的PV值和PC值 1.2.2 高粘度液体Kv值计算 当液体粘度过高时，按一般液体公式计算出的Kv值误差过大，必须进行修正，修正后的流量系数为 式中：K′V —修正后的流量系数 KV —不考虑粘度修正时计算的流量系数 FR—粘度修正系数（FR值从FR~Rev关系曲线图中确定） 计算雷诺数Rev公式如下： 对于只有一个流路的调节阀，如单座阀、套筒阀、球阀等： 对于有二个平行流路的调节阀，如双座阀，蝶阀，偏心旋转阀等： 1.3可压缩流体—气体的KV值计算 P2＞0.5P1 P2≤0.5P1 判别式 计算公式 式中：P1—阀入口绝对压力KPa P2—阀出口绝对压力KPa Qg—气体流量 Nm3/h G—气体比重（空气=1）
流量系数的速算方法 在我们的设计工作中经常要进行各式各样的计算,流量系数正是其中之一。阀门的流量系数Cv和Kv值是衡量阀门流动能力的重要参数之一，流量系数的大与小,说明了流体通过阀门时其压力损失的大与小，流量系数越大则压力损失越小阀门的流通能力也就越好。国外的阀门厂通常都把不同类型、不同口径的阀门Cv值列入产品样本中。在我国，许多用户都要求制造方在样图中例明产品的流量系数Cv值或Kv值。在新的API规范6D《管线阀门》第22版明确规定：“制造厂（商）应为买方提供流量系数Kv值”。显然流量系数对管道和阀门设计过程来说是一个非常重要的参数。 阀门的流量系数Cv值最早是由美国流体控制协会在1952年提出的,它的定义是：在通过阀门的压力降每平方英寸1磅（1bf/in2）的标准条件下，温度为15.6℃的水，每分钟流过的美制加仑数（Usgal/min）。 阀门的流量系数Cv随阀门的尺寸、形式、结构而变化，这些变化最终与阀门的压力降有关。 Cv值的计算公式为： Cv=Q(G/ΔP)0.5（1） 式中Cv——流量系数 Q——体积流量（Usgal/min） ΔP——阀门的压力降(1bf/in2) G——水的密度G=1 阀门的流量系数Cv值取决于阀门的结构，而且必须由自身的实际试 验来确定。
DN50阀门的典型流量系数 (表一) 流量系数Cv 值是“英制”的计量单位，人们依据Cv 值的技术定义制定了“米制”计量单位的阀门流量系数Kv 值。Kv 值的定义是：在通过阀门的压力降为1巴（bar ）的标准条件下，温度为5-40℃的水每小时流过阀门的立方米体积流量（m 3/h ） Kv 值的计算公式： 形式Cv 截止阀40-60角式截止阀 47Y 形阀门 阀杆与管道中心线夹角为45°72阀杆与管道中心线夹角为60° 65V 形孔旋塞阀 60-80蝶阀 蝶板厚度为通道直径的7%333蝶板厚度为通道直径的35% 154常规闸阀300-310夹管阀360旋启式止回阀76隐蔽式止回阀123球阀（缩径）131球阀（全径） 440
目录 1. 目的 (4) 2. 适用范围 (4) 3. 计算项目 (4) 4. 中法兰强度计算 (5) 5. 闸阀力计算 (17) 6. 闸板、阀杆拉断计算 (21) 7. 闸板应力计算 (26) 8. 压板、活节螺栓强度计算 (28) 9. 截止阀力计算 (30) 10. 止回阀阀瓣、阀盖厚度计算 (34) 11. 自紧密封结构计算 (38) 12. 阀体壁厚计算 (47) 附录A 参考资料 (48)
1．目的 为了保证本公司所设计的阀门的统一性和质量。 2．适用范围 本公司所设计的闸阀、截止阀、止回阀。 3．计算项目 ●3．1 闸阀需要计算项目4、5、6、7、8 ●3．2 截止阀需要计算项目4、8、9 ●3．3 止回阀需要计算项目4、10 ●3．4 自紧密封结构设计需要计算项目11 4．中法兰计算 ●4．1适用范围 该说明4.2～４.4适用于圆形中法兰的计算；4.5适用于椭圆形中法兰的计算 ●4．2输入参数 4．2．1 设计基本参数 4．2．1．1 口径（DN） 4．2．1．2 压力等级（CLASS） 4．2．1．3 阀种（TYPE） 4．2．1．4 设计温度（T0）取常温380C。 4．2．1．5 设计压力（P）按ASME B16.34-2004 P27,P29,P48取值如表1。
4．2．1．6法兰许用应力（FQB） 按ASME第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表1A，乘以铸件系数0.8 WCB 110.4MPa (11.26Kgf/mm2) (P16第8行) LCB 102.4MPa (10.45Kgf/mm2) (P10第29行) CF8M 110.3MPa(11.26Kgf/mm2) (P66第18行) 4．2．1．7螺栓许用应力（BQB） 按ASME 第Ⅱ卷(2004版)材料D篇表3， B7 17.6 kgf/mm2. (P384第33行) L7M 14.08 kgf/mm2. (P384第31行) B8 17.6 kgf/mm2. (≤3/4) (P390第29行) 14.08 kgf/mm2. (3/4~1) (P390第27行) 13.3 kgf/mm2. (1以上) (P390第23行) 4．2．1．8 垫片密封压力（Y），按ASME 第Ⅷ卷(2004版)第一册P298表2-5.1,如表2。 4．2．1．9 垫片系数（M）按表2。
阀门流量计算方法 如何使用流量系数 How to use Cv 阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C的水。Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。 Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI. 公式1 FORMULA 1 流速：磅/小时(蒸汽或水) FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water) 在此： Where:
dp = 压降，单位：PSI dp = pressure drop in PSI F = 流速，单位：磅/小时 F = flow rate in lbs./hr. = 比容积的平方根，单位：立方英尺/磅 (阀门下游) = square root of a specific volume in ft3/lb. (downstream of valve) 公式2 FORMULA 2 流速：加伦/分钟(水或其它液体) FLOW RATE GPM (Water or other liquids) 在此： Where: dp = 压降，单位：PSI dp = pressure drop in PSI Sg = 比重 Sg = specific gravity Q = 流速，单位：加伦/分钟 Q = flow rate in GPM 局限性 LIMITATIONS 上列公式在下列条件下无效： Above formulas are not valid under the following conditions: a.对于可压缩性流体，如果压降超过进口压力的一半。 For compressible fluids, where pressure drop exceeds half the inlet pressure.
阀门流量系数Cv 值 阀门流量系数Cv 值字体大小：大| 中| 小2014-08-03 12:53 阅读(839) 评论(0) 分类：流量系数即：C 值(欧美 标准称为Cv 值，国际标准称为：KV 值)是阀门、调节阀等值是保障管道流量控制系统正常工作的重要步骤。是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定的压力，管道介质流经阀门的体积流量，或是质量流量。即阀门的最大流通能力。 工业阀门的重要工艺参数和技术指标。正确计算和选择CV 流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小。阀门的CV 值须通过测试和计算确定。阀门是流量系数是衡量阀门流通能力的指标,流量系数值越大说流体流过阀门时的压 力损失越小.上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽 减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀, 自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球 阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。阀门系数的定义：流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时流体的流量,由于单位的不同,流量系数
有几种不同的代号和量值.一般式C=QVp/PC---流量系数 Q---体积流量p---流体密度P---阀门压力损失概述：流量特性是调节阀的一种重要技术指标和参数。在调节阀应用过程中做出正确的选型具有 非常重要的意义。固有特性（流量特 性）：在经过阀门的压力降恒定时，随着截流元件（阀板）从关 闭位置运动到额定行程的过程中流量系数与截流元件（阀板） 行程之间的关系。典型地，这些特性可以绘制在曲线图上， 其水平轴用百分比行程表示，而垂直轴用百分比流量(或Cv 值）表示。由于阀门流量是阀门行程和通过阀门的压力降的函数，在恒定的压力降下进行流量特性测试提供了一种比较阀门特性类型的系统方法。用这种方法测得的典型的阀门特性 有线性、等百分比和快开（图2）。等百分比特性：一种固有流 量特性，额定行程的等量增加会理想地产生流量系数(Cv)的等百分比的改变（图2）。线性特性：一种固有流量特性，可以用一条直线在流量系数（Cv 值）相对于额定行程的长方形 图上表示出来。因此，行程的等量增加提供流量系数（Cv）的 等量增加。图2 快开特性：一种固有流量特性：在截流元件 很小的行程下可以获得很大的流量系数（图2）。额定流量下的 压力降：也是表示气动元件的流量特性之一。气动元件常常在额定流量下工作，故测定额定流量下气动元件上下游的压力降，作为该元件的流量特性指标。显然，此指标也只反映不可压缩流态下的浏览特性。阀门流量系数流量系数
有换算表，用广联达软件套价时，可以选择计算公式，里边有阀门的保温计算公式，自动计算。 或你打开软件看看公式，然后手动计算。 v=3.1415926×（D+1.033×δ）×2.5×D×1.033×δ×K×N/1000000000 V-体积 D-阀门公称直径mm K=1.05 N-阀门个数 δ-保温厚度mm 例如：保温厚度40mm，直径100的阀门20个，那么保温体积为： V=3.1415926*(100+1.033*40)*2.5*100*1.033*40*1.05*20/1000000000=0.0963 立方 V=π×（D+1.033δ）×2.5D×1.033δ×1.05×N（m3） S=π×（D+2.1δ）×2.5D×1.05×N（m2） (4)阀门绝热、防潮和保护层计算公式。 V＝π(D＋1.033δ)×2.5D×1.033δ×1.05×N S＝π(D＋2.1δ)×2.5D×1.05×N 若设计要求阀门保温时，其绝热工程量和外扎保护层工程量计算公式为： V阀门＝2.712*3.14*D2*δ*N S阀门＝3.14(D+2.12δ)*2.5D*1.05*N V-体积 D-阀门公称直径mm K=1.05 N-阀门个数 δ-保温厚度mm 若设计文件要求法兰保温，则 V法兰＝1.627*3.14*D2*δ*N S法兰＝3.14(D+2.1δ)*1.5D*1.05*N 管道、阀门绝热保温工程量计算公式（含个人理解） 绝热工程量。 (1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式： V＝π×(D＋1.033δ)×1.033δ 个人理解上述体积公式的含义： D＋1.033δ表示：保温层中心到中心的长度+ 单根的扎带厚度（0.033δ）= 调整后的保温层中心线长度 π×(D＋1.033δ)表示：保温层中心圆的周长（可想象成长度，仅管是圆形） 1.033δ表示：保温层调整过系数的厚度（可想象成宽度） π×(D＋1.033δ)×1.033δ表示：长度*宽度 S＝π×(D＋2.1δ＋0.0082)×L 个人理解：D＋2.1δ＋0.0082表示：(直径+ 保温层厚度* 2.1)+0.0082 = 外表层实际直径+扎带厚度
阀门流量系数与流阻系数的计算公式 1、流量系数标准公式： ）1式(）m （ 2---?=p Q C ρ Q ：体积流量，单位m 3/h ρ：介质相对水的密度，单位为1 △p ：静压力损失，单位bar 2、流量系数计算用公式： ）2（式）m （ 1000002水---???=p Q C ρρ Q ：体积流量，单位m 3/h ρ：介质密度，单位kg/m 3 ρ水：水的密度，单位kg/m 3 △p ：静压力损失，单位Pa 3、流阻系数： ）3（式（无量纲） 22---?= v p K ρ △p ：静压力损失，单位Pa ρ：介质密度，单位kg/m 3 v ：流体速度，单位m/s 4、水头损失： ）4（式---(m) g p h ρ?= △p ：静压力损失，Pa ρ：介质密度，kg/m 3 g ：重力加速度，g=9.80665m/s 2 5、阀门流量系数和流阻系数的关系式： ）5（式---360002 ?=K A C
C ：流量系数 A ：阀门截面积，单位m 2 K ：流阻系数 6、流阻系数与当量长度换算公式 ）6（式---D L K ? =λ K ：流阻系数 λ：沿程阻力系数 L ：阀门当量长度，单位m D ：阀门直径，单位m 7、沿程阻力系数 ）7（式---22v L D h g ????=λ λ：沿程阻力系数，无量纲 g ：重力加速度，g=9.80665m/s 2 h ：水头损失，单位m D ：阀门直径，单位m L ：阀门当量长度，单位m v ：流体速度，单位m/s 8、功率损失 ）8（式---106.36????=Q g h P ρ P ：功率损失，单位KW h ：水头损失，单位m ρ：介质密度，kg/m 3 g ：重力加速度，g=9.80665m/s 2 Q ：体积流量，单位m 3/h
调节阀的流通能力Kv值，是调节阀的重要参数，它反映流体通过调节阀的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流通能力Kv值的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的尺寸，必须准确计算调节阀的额定流量系数Kv值。 调节阀额定流量系数的定义是：在规定条件下，即控制阀的两端压差为105Pa，流体的密度为1g/cm3，额定行程时流经调节阀以m3/h或t/h的流量数。 1.一般液体的Kv值计算 a.非阻塞流 式中：FL—压力恢复系数，查表1。 FF—液体临界压力比系数，F=0.96-0.28 Pv—调节阀入口温度下，液体的饱和蒸汽压（绝对压力），查表4～表10。 Pc—物质热力学临界压力，查表2和表3。 QL—液体流量m3/h。 ρ—液体密度g/cm3 P1—阀前压力（绝对压力）KPa. P2—阀后压力（绝对压力）KPa. b.阻塞流
式中：各字母含义及单位同前。 2.低雷诺数修正（高粘度液体Kv值的计算） 液体粘度过高时，由于雷诺数下降，改变了流体的流动状态，在Re<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的Kv值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式为： 式中：φ—粘度修正系数，由Re查图求得。 对于单座调节阀、套筒调节阀、角形阀等只有一个流路的调节阀： Re=70000 对于双座调节阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀门： Re=49600 式中：K''v—不考虑粘度修正时计算的流通能力。 γ—流体运动粘度mm2/s。 雷诺数Re 粘度修正曲线 3.气体的Kv值的计算： a.一般气体 当P2>0.5P1时 当P2≤0.5P1时
式中：Qg—标准状态下气体流量m3/h， Pm—(P1、P2为绝对压力)KPa, △P=P1-P2 G—气体比重（空气G=1）， t—气体温度℃ b.高压气体（PN>10MPa） 当P2>0.5P1时， 当P2≤0.5P1时， 式中：Z—气体压缩系数，可查GB2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》。 4.蒸汽的Kv值的计算 a.饱和蒸汽 当P2>0.5P1时， 当P2≤0.5P1时 式中：Gs—蒸汽流量Kg/h P1、P2含义及单位同前 K—蒸汽修正系数 部分蒸汽的K值如下：
调节阀的流量计算 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中： FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝0.96－0.28 PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时 式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》 3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算） 液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀 式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm/s FR －Rev关系曲线 FR-Rev关系图 4．水蒸气的Kv值的计算 a．饱和蒸汽 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K－蒸汽修正系数，部分蒸汽的K值如下：水蒸汽：K＝19.4；氨蒸汽：K＝25；氟里昂11：K＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K＝41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K＝43.5。 b．过热水蒸汽 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：△t―水蒸汽过热度℃，Gs、P1、P2含义及单位同前。
目录 阀体壁厚验算 (1) 密封面上总作用力及计算比压 (2) 闸板强度验算 (3) 阀杆强度验算 (4) 中法兰螺栓强度验算 (5) 阀体中法兰强度验算 (6) 流量系数计算 (7) 参考资料 1、GB/T 12234……………………………………………法兰和对焊连接钢制闸阀 2、JB/T 79.2………………………………………………凹凸面整体铸钢管法兰 3、GB/T 12221……………………………………………阀门结构长度 4、机械工业出版社………………………………………《机械设计师手册》 5、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》 说明 1、以公称压力作为计算压力 2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整 数，已具裕度 3、涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取 4、适用介质为水、油、气等介质 5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数 6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍 7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力
-1-
6 密封面上密封力 Q MF πq MF (D MN +b M ) b M 92692.8 N 7 密封面必需比压 q MF 《实用阀门设计手册》 10 MPa 8 密封面计算比压 q Q MZ ／π(D MN +b M ) b M 68.3 MPa 9 密封面许用比压 〔q 〕 《实用阀门设计手册》 150 MPa 结论： 〔q 〕≥q ≥q MF 合格 型 号 DN350 Z40H-64 简 图 零件名称 闸 板 材料牌号 WCB 计算内容 闸板强度验算 根 据 《阀门设计计算手册》 序 号 计算数据名称 符号 公 式 数 值 单位 1 中心处弯曲应力 σW KPD MP 2 4(S B -C)2 115.4 MPa 2 计算压力 P 设计给定 6.4 MPa 3 密封面平均直径 D MP D MN +b M 328 mm 4 密封面内径 D MN 设计给定 298 mm
调节阀流量系数计算公式和选择数据 1. 流量系数计算公式 表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等，它们运算单位不同，定义也有不同。 C-工程单位制（MKS制）的流量系数，在国内长期使用。其定义为：温度5-40℃的水，在1kgf/cm2(0.1MPa)压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。 Cv-英制单位的流量系数，其定义为：温度60℃F（15.6℃）的水，在IIb/in(7kpa)压降下，每分钟流过调节阀的美加仑数。 Kv-国际单位制（SI制）的流量系数，其定义为：温度5-40℃的水，在10Pa（0.1MPa）压降下，1小时流过调节阀的立方米数。 注：C、Cv、Kv之间的关系为Cv=1.17Kv，Kv=1.01C 国内调流量系数将由C系列变为Kv系列。 （1）Kv值计算公式（选自《调节阀口径计算指南》） ①不可压缩流体（液体）（表1-1） Kv值计算公式与判别式（液体） 低雷诺数修正：流经调节阀流体雷诺数Rev小于104时，其流量系数Kv需要用雷诺数修正系数修正，修正后的流量系数为： 在求得雷诺数Rev值后可查曲线图得FR值。 计算调节阀雷诺数Rev公式如下： 对于只有一个流路的调节阀，如单座阀、 套筒阀，球阀等： 对于有五个平行流路调节阀，如双座阀、 蝶阀、偏心施转阀等
文字符号说明： P1--阀入口取压点测得的绝对压力，MPa； P2--阀出口取压点测得的绝对压力，MPa； △ P--阀入口和出口间的压差，即（P1-P2），MPa；Pv--阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa； Pc--热力学临界压力（绝压），MPa； FF--液体临界压力比系数， FR--雷诺数系数，根据ReV值可计算出； QL--液体体积流量，m3/h ν--运动粘度，10-5m2/s FL--液体压力恢复系数 PL--液体密度，Kg/cm3 WL--液体质量流量，kg/h， ②可压缩流体（气体、蒸汽）（表1-2） Kv值计算公式与判别式（气体、蒸气） 表1-2
阀门强度及严密性试验 a)液体压力试验（强度和严密试验） 1）下列管道所用阀门应逐个进行壳体液压试验，不合格者不得使用； —输送剧毒流体介质、有毒介质、可燃介质管道的阀门； —输送设计压力>1MPa或设计压力≤1MPa且设计温度≤-29℃或>186℃的非可燃介质、无毒介质管道的阀门； 2）设计压力≤1MPa且设计温度为≤-29℃或>186℃的非可燃介质、无毒介质，应从每批抽10%且不少于一个，进行液体压力试验，当不合格时，应再抽查20%，仍有不合格时，则该批阀门不得使用。 3）公称压力<1MPa且公称直径≥600mm的闸阀，可不单独进行液体压力试验，可在系统试压时进行检查。 b)试验要求 1）壳体强度试验 （1）公称压力≤31.4MPa时，试验压力为公称压力的1.5倍； （2）公称压力>31.4MPa时，其试验压力应按表3要求进行； 阀门壳体强度试验压力表3 公称通径（mm）磨损余量(mm) 39.2 49.0 62.7 78.4 54.9 68.7 88.2 107.9 （3）试验介质采用洁净水或煤油。对于奥氏不锈钢阀门，水的氯含量不得超过25PPm。 （4）强度试验最短保持压力的时间，一般阀门应不少于表4的规定。 一般阀门试验最短保压时间表4 公称通径（mm） 试验保压时间（s） 阀体试验 止回阀其它阀类 ≤506015
65-1506060 200-30060120≥350120300 （5）蝶阀壳体强度试验最短保压时间不少于表5的规定。 蝶阀强度实验最短保压时间表5 公称通径（mm）试验保压时间（s） 阀门试验 ≤5015 65-20060 ≥250180 （6）带有蒸汽夹套的阀门，夹套部分应以1.5倍的蒸汽工作压力进行压力试验。 （7）质量标准 ——阀门达到保压时间后，阀体（包括填料函和中口连接处）不得发生渗漏。 —不得发生结构损伤。 2）阀门密封和上密封试验 （1）密封试验指阀门启闭件和阀体等密封面止漏性能的试验。 （2）上密封试验（倒密封试验）指阀杆与阀盖密封面止漏性能的试验。 （3）试验介质：密封试验介质可用洁净水、煤油、空气或其它惰性气体进行试验。用洁净水（对于奥氏体不锈钢阀门，水的氯含量不得超过25mmp。）、煤油等液体作介质时，密封试验压力应符合表6的规定。 （4）介质引入方向和施加压力方向规定： ——规定了介质流通方向的阀门，如截止阀，按流通方向引入介质和施压； ——没有规定介质流通方向的阀门，如闸阀、球阀、蝶阀等，应分别从每端引入介质和施加压力；
核级阀门阀体强度分析方法研究 一、论文的目的和意义 1.理论依据 阀门中的阀体、阀盖、阀瓣等零件均属于承压部件，计算时应该遵守压力容器设计法规。相比圆筒、球壳、封头等压力容器，阀体的结构形状相对复杂，计算时应考虑的因素也比较多。 目前，压力容器设计所采用的标准有两大类，一种是按规则进行设计（Design by rule）通常称为“规则设计”，即第一强度理论，以GB150为代表，经过多年的发展已经相当的完善和成熟，同时有数十年的安全使用业绩作为支撑。另一种是按分析进行设计（Design by analysis）,通常称为“分析设计”，即第三强度理论作为基础，以JB4732为代表，通常以有限元分析理论作为计算方法。 传统的压力容器标准与规范，它是以弹性失效理论为基础，导出较为简单的适合于工程应用的计算公式，求出容器在载荷作用下的最大主应力，将其限制在许用值以内，即可确定容器的壁厚，对容器局部区域的应力、高应力区则以具体的结构形式限制，在计算公式中引入适当的系数或降低许用应力的方法等予以控制，对局部应力集中，边缘效应或循环应力等均不作计算，这是一种以弹性失效准则按最大主应力理论导出的，以长期实践经验为依据而建立的一项标准，一般称之为常规设计标准。在标准所规定的使用范围内，按标准要求所设计、制造的容器是安全可靠的。然而，随着科学技术的进步，容器的使用条件以及对它的要求越来越严峻。 从实践中发现“常规设计”存在一些不能满足设计要求之处，主要有： 1.工程结构中的应力分布大多数是不均匀的，由于试验技术与计算技术的发展，对于局部几何不连续处按精确的弹性理论或有限元法所得到的应力集中系数往往可达到3-10，此时，若按最大应力点进入塑性就算失效就显得过于保守，因为结构上有很大的承载能力；若不考虑从应力集中制按简化公式进行设计又不安全，应力集中区将可能出现裂纹。 2.对于高温情况，要把热应力控制在传统标准允许的水平之下有时是做不到的，在高温、高压的容器中热应力与内压力之和已超过传统的允许值，无论加厚或减薄壁厚均不能满足传统标准要求，因为二者对壁厚大小的要求是相反的。对于一些弹性元件（如波纹管、膨胀节）对壁厚的要求也属这类问题（强度与柔性的矛盾），若按常规设计的原则与方法，就无法得到合理的设计。 3.在实际运行的设备中，出现的疲劳裂纹是反复加载条件下结构的一种破坏形式。基于一次净力加载分析的常规设计和产品水压试验都不能对此作出合理的评定与预防。
绝热工程量。 (1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式： V＝π×(D＋1.033δ)×1.033δ S＝π×(D＋2.1δ＋0.0082)×L 式中D——直径 1.033、 2.1——调整系数； δ——绝热层厚度； L——设备筒体或管道长； 0.0082——捆扎线直径或钢带厚。 (2)伴热管道绝热工程量计算式： ①单管伴热或双管伴热(管径相同，夹角小于90°时)。D′＝D1＋D2 ＋(10～20mm) 式中D′——伴热管道综合值； D1 ——主管道直径； D2 ——伴热管道直径；
(10～20mm)——主管道与伴热管道之间的间隙。 ②双管伴热(管径相同，夹角大于90°时)。 D′＝D1＋1.5D2 ＋(10～20mm) ③双管伴热(管径不同，夹角小于90°时)。 D′＝D1 ＋D伴大＋(10～20mm) 式中D′——伴热管道综合值； D1 ——主管道直径。 将上述D′计算结果分别代入相应公式计算出伴热管道的绝热层、防潮层和保护层工程量。 (3)设备封头绝热、防潮和保护层工程量计算式。 V＝\[(D＋1.033δ)／2\]2 π×1.033δ×1.5×N S＝\[(D＋2.1δ)／2\]2 ×π×1.5×N (4)阀门绝热、防潮和保护层计算公式。 V＝π(D＋1.033δ)×2.5D×1.033δ×1.05×N S＝π(D＋2.1δ)×2.5D×1.05×N (5)法兰绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×1.5D×1.033δ×1.05×N S＝π×(D＋2.1δ)×1.5D×1.05×N (6)弯头绝热、防潮和保护层计算公式。 V＝π(D＋1.033δ)×1.5D×2π×1.033δ× N／B S＝π×(D＋2.1δ)×1.5D×2π×N／B (7)拱顶罐封头绝热、防潮和保护层计算公式。V＝2πr×(h＋1.033δ)×1.033δ S＝2πr×(h＋2.1δ)
压力与流量计算公式： 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝0.96－0.28 PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算）
液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀 式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm/s FR －Rev关系曲线 FR-Rev关系图 4．水蒸气的Kv值的计算 a．饱和蒸汽 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K－蒸汽修正系数，部分蒸汽的K 值如下：水蒸汽：K＝19.4；氨蒸汽：K＝25；氟里昂11：K＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K ＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K＝41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K＝43.5。 b．过热水蒸汽 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：△t―水蒸汽过热度℃，Gs、P1、P2含义及单位同前。 那么如何计算选择电动水阀口径？工程上我们常用的是通过计算电动阀门的流量系数（Kv/Cv）值来推导电动水阀口径，因为流量系数和水阀口径是成对应关系的，换句话说，流量系数定了，水阀口径大小也就确定了。水阀流量系数（Kv/Cv）采用以下公式计算：Cv=Q/ΔP1/2 其中Q-设备（空调/新风机组）的冷量/热量或风量ΔP-为调节阀前后压差比理论上讲，在不同的空调回路中，ΔP值是不同的，是一个动态变化的值，取值范围一般在1-7之间。但由于在流量系数的计算过程中ΔP是开根号取值，所以对Cv计算影响并不是很大。因此，在工程设计中一般选ΔP值为4。举例来说，假设1台空调机组技术指标值如下：风量：8000 M3/H 冷量：47.17 KW 热量：67.55 KW 余压：410 PA 功率：2KW 如何选用调节水阀？首先，我们计算流量系数Kv/ Cv值Cv=Q/ΔP1/2=67.55*0.685/2=23.14 Kv=Cv/1.17=43.92/1.17=19.8 然后计算出来的流量系数Kv/ Cv选用与其相适应口径的调节水阀。