1 流量系数KV的来历 调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件。前者，由于节流面积可以由阀芯的移动来改变，因此是一个可变的节流元件；后者只不过孔径不能改变而已。可是，我们把调节阀模拟成孔板节流形式，见图2－1。对不可压流体，代入伯努利方程为： （1） 解出 命图2-1 调节阀节流模拟 再根据连续方程Q＝ AV，与上面公式连解可得： （2） 这就是调节阀的流量方程，推导中代号及单位为： V1 、V2 ——节流前后速度； V ——平均流速； P1 、P2 ——节流前后压力，100KPa； A ——节流面积，cm； Q ——流量，cm／S； ξ——阻力系数； r ——重度，Kgf／cm； g ——加速度，g = 981cm/s； 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。于是公式（2）变为： （3） 再令流量Q的系数为Kv，即：Kv ＝ 或（4）这就是流量系数Kv的来历。
从流量系数Kv的来历及含义中，我们可以推论出： （1）Kv值有两个表达式：Kv = 和 （2）用Kv公式可求阀的阻力系数ξ = （5.04A/Kv）×（5.04A/Kv）； （3），可见阀阻力越大Kv值越小； （4）；所以，口径越大Kv越大。 2 流量系数定义 在前面不可压流体的流量方程（3）中，令流量Q的系数为Kv，故Kv 称流量系数；另一方面，从公式（4）中知道：Kv∝Q ，即Kv 的大小反映调节阀流量Q 的大小。流量系数Kv国内习惯称为流通能力，现新国际已改称为流量系数。 2.1 流量系数定义 对不可压流体，Kv是Q、△P的函数。不同△P、r时Kv值不同。为反映不同调节阀结构，不同口径流量系数的大小，需要跟调节阀统一一个试验条件，在相同试验条件下，Kv的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。于是调节阀流量系数Kv的定义为：当 调节阀全开，阀两端压差△P为100KPa，流体重度r为lgf/cm(即常温水)时，每小时 流经调节阀的流量数（因为此时），以m/h 或t／h计。例如：有一台Kv ＝50的调节阀，则表示当阀两端压差为100KPa时，每小时的水量是50m／h。 Kv＝0.1，阀两端压差为167－（－83）＝2.50，气体重度约为1 .0×E（－6），每小时流量大约为158 m／h。＝43L/s=4.3/0.1s Kv＝0.1，阀两端压差为1.67，气体重度约为1 2.2 Kv与Cv值的换算 国外，流量系数常以Cv表示，其定义的条件与国内不同。Cv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差△P为1磅／英寸2，介质为60°F清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑／分计。 由于Kv与Cv定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系:Cv ＝ 1.167Kv （5）
1流量系数KV 的来历 调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件。前者，由于节流面积可以由阀芯的 移动来改变，因此 是一个可变的节流元件；后者只不过孔径不能改变而已。可是，我们 把调节阀模拟成孔板节流形式，见图 2- 1。对不可压流体，代入伯努利方程为： 再根据连续方程 Q = AV ，与上面公式连解可得: 这就是调节阀的流量方程，推导中代号及单位为： V1、V2 ――节流前后速度； V ――平均流速； P1、P2 ――节流前后压力，lOOKPa A ------ 节流面积，cm ; Q ――流量，cm / S; E ――阻力系数； r ------- 重度，Kgf / cm ； g------- 加速度，g = 981cm/s ； 3 如果将上述 Q 、P1、P2、r 采用工程单位，即：Q ――m/ h ； P1、P2 —— lOOKPa ； r ------- g f/cm 3。于是公式（2）变为： c A L / lOOrLP 3600 ,心 e __J 2.931x —.-^ = 5.04 这就是流量系数Kv 的来历。 2g r 2g (1) 2严 解出 r 命 (2) 再令流量 Q 的系数 为Kv ,即: Kv = (3) 图2-1调节阀节流模拟
从流量系数Kv 的来历及含义中，我们可以推论出: (2) 用Kv 公式可求阀的阻力系数 E = (5.04A/KV ) X( 5.04A/KV ); ，可见阀阻力越大 Kv 值越小; 4 ;所以，口径越大Kv 越大 2流量系数定义 在前面不可压流体的流量方程 (3)中，令流量Q 的系数 流量系数；另一方面，从公式(4)中知道：Kv *Q ，即Kv 的大小反映调节阀流量 Q 的大小。流量系数 Kv 国内习惯称为流通能力，现新国际已改称为流量系数。 2.1流量系数定义 对不可压流体，Kv 是Q >△ P 的函数。不同△ P 、r 时Kv 值不同。为反映不同调节阀 结构，不同口径流量系数的大小， 需要跟调节阀统一一个试验条件， 在相同试验条件下， Kv 的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。 于是调节阀流量系数 Kv 的定义为：当 调节阀全开，阀两端压差△ P 为lOOKPa ，流体重度r 为lgf/cm (即常温水)时，每小时 流经调节阀的流量 数(因为此时 )，以 m/h 或t /h 计。 例如：有一台Kv = 50的调节阀，则表示当阀两端压差为 lOOKPa 时，每小时的水量 是 50m /h o Kv = 0.1 ,阀两端压差为167—(— 83)= 2.50,气体重度约为1 .0X E (— 6),每小时流量大约为 158 /h o= 43L/s=4.3/0.1s Kv = 0.1,阀两端压差为1.6 7,气体重度约为1 2.2 Kv 与Cv 值的换算 国外，流量系数常以 Cv 表示，其定义的条件与国内不同。 Cv 的定义为：当调 节阀全开，阀两端压差△ P 为1磅/英寸2,介质为60°F 清水时每分钟流经调节 阀的流量数，以加仑/分计。 由于Kv 与Cv 定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系 ：Cv = 1.167Kv (5) (1) Kv 值有两个表达式：Kv = 和 为Kv ,故Kv 称
V锥流量计计算公式为： 其中： K为仪表系数； Y为测量介质压缩系数；对于瓦斯气Y=0.998； ΔP为差压，单位pa； ρ为介质工况密度，单位kg/m3。取0.96335 涡街流量计计算公式：
一、孔板流量计 1.1 工作原理 流体流经管道内的孔板，流速将在孔板处形成局部收缩因而流速增加，静压力降低，于是在孔板上、下游两侧产生静压力差。流体流量愈大，产生的压差愈大，通过压差来衡量流量的大小。它是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础，在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其流量计算公式如下： 上式中：ε——被测介质可膨胀性系数，对于液体ε=1；对气体等可压缩流体ε＜1（0.99192）Q工——流体的体积流量(单位：m3/min) d ——孔径（单位：m ） △P——差压（单位：Pa） ρ1——工作状况下，节流件（前）上游处流体的密度，[㎏/m3]； C ——流出系数 β——直径比 1.2 安装 孔板流量计的安装要求：对直管段的要求一般是前10D后5D，因此在安装孔板流量计时一定要满足这个直管段距离要求，否则测量的流量误差大。
1.3 测量误差分析 1.3.1 基本误差 孔板在使用过程中，会由于煤气的侵蚀而产生变形，从而引起流量系数增大而产生测量误差；而且流量计工作时间越长，流体对节流件的冲刷越严重，也会引起流量系数增大而产生测量误差。 1.3.2 附件误差 孔板节流装置安装于现场严酷的工作场所，在长期运行后，无论管道或节流装置都会发生一些变化，如堵塞、结垢、磨损、腐蚀等等。检测件是依靠结构形状及尺寸保持信号的准确度，因此任何几何形状及尺寸的变化都会带来附加误差。
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； F F--液体临界压力比系 数， F R--雷诺数系数，根据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值计算公式与判别式（气体、蒸气）表1-2 文字符号说明： 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 Wg-质量流量，Kg/h；P1-密度（P1，T1条件）， Kg/m3
流量计算公式大全 （1）差压式流量计 差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时（如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。在差压式流量计仪表中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。孔板流量计理论流量计算公式为： 式中，qf为工况下的体积流量，m3/s；c为流出系数，无量钢；β=d/D，无量钢；d 为工况下孔板内径，mm；D为工况下上游管道内径，mm；ε为可膨胀系数，无量钢；Δp为孔板前后的差压值，Pa；ρ1为工况下流体的密度，kg/m3。 对于天然气而言，在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为： 式中，qn为标准状态下天然气体积流量，m3/s；As为秒计量系数，视采用计量单位而定，此式As=×10-6；c为流出系数；E为渐近速度系数；d为工况下孔板内径，mm；FG 为相对密度系数，ε为可膨胀系数；FZ为超压缩因子；FT为流动湿度系数；p1为孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；Δp为气流流经孔板时产生的差压，Pa。 差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）流量计算机，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。流量计算器。 （2）速度式流量计 速度式流量计是以直接测量封闭管道中满管流动速度为原理的一类流量计。工业应用中主要有： ①涡轮流量计：当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。涡轮流量计的理论流量方程为： 式中n为涡轮转速；qv为体积流量；A为流体物性（密度、粘度等），涡轮结构参数（涡轮倾角、涡轮直径、流道截面积等）有关的参数；B为与涡轮顶隙、流体流速分布有关的系数；C为与摩擦力矩有关的系数。 ②涡街流量计：在流体中安放非流线型旋涡发生体，流体在旋涡发生体两侧交替地分离释放出两列规则的交替排列的旋涡涡街。在一定的流量（雷诺数）范围内，旋涡的分离频率与流经涡街流量传感器处流体的体积流量成正比。涡街流量计的理论流量方程为： 式中，qf为工况下的体积流量，m3/s；D为表体通径，mm；M为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面积之比；d为旋涡发生体迎流面宽度，mm；f为旋涡的发生频率，Hz；Sr为斯特劳哈尔数，无量纲。 ③旋进涡轮流量计：当流体通过螺旋形导流叶片组成的起旋器后，流体被强迫围绕
蝶阀的力矩计算公式如下： M=X0.0654X△PXD3 式中：M 蝶阀的驱动力矩 kg·m △P 阀前后差压 mmH2O D 蝶阀直径 m K 系数 2-4倍 可压缩流体流经蝶阀的流量系数的计算 一、前言 蝶阀不仅可以用于控制管路的通断，而且也可以用于流量的调节，在蝶板开度在15°~60°范围内，具有良好的线性调节特性。由于蝶阀结构简单，所需安装空间小，操作便捷，可以实现快速启闭以及流阻损失小等优点，故广泛应用于工业及民用各个领域，近年来由于金属密封蝶阀在技术上日趋成熟，进一步扩大了蝶阀适用的压力和温度范围。 由于蝶阀具有流量调节的功能，因而不同开度下的流量系数是蝶阀的重要性能指标，它的数值大小反映蝶阀在不同开度下介质的流通能力。对于水或其他不可压缩的流体，流量系数可以比较容易地通过试验测试来确定，许多企业、研究所和高等学校都有相应的试验装置，在专业手册中也已有比较完整的数据可供借鉴。而对于空气、水蒸气等可压缩性流体，由于通过蝶阀后其压力、温度、容积等状态参数都将产生变化，所以相关的测试技术和试验装置比较复杂，蝶阀的制造企业大多不具备这样的试验条件，因而如何确定用于可压缩性流体时的蝶阀流量系数值，是一个设计、制造和使用单位都亟待解决的问题。 通过流体力学和热力学分析，提出一种用蝶阀的不可压缩流体的流量系数近似计算其可压缩流体流量系数的方法，可供用户参考应用。 二、确定流f系数的方法 1. 阀门的流量系数 流量系数是衡量阀门流通能力的指标，在数值上相当于流体流经阀门产生单位压力损失时流体的体积流量，如果蝶阀在1 lbf/in2 （1 lbf/in2= 6894.76Pa）的压降下能通过1 gal/min（1 gal/min = 0.68L/s）的水，它的流量系数C v=1.0。由于单位的不同，流量系数有几种不同的代号和量值。 （1）A v值计算式 （1） 式中Av—流量系数； Q—体积流量，单位为m3/s；
水管网流量简单算法如下： 自来水供水压力为市政压力大概平均为0.28mpa。 如果计算流量大概可以按照以下公式进行推算，仅作为推算公式， 管径面积×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）=流量如果需要准确数据应按照下文进行计算。 水力学教学辅导 第五章有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道内的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【内容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分内容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路中通过的流量Q；设计管道通过的流量Q所需的作用水头H和管径d；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p沿管线的分布。5.1 有压管道流动的基本概念 （1）简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率
不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。
（2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 （5—2） （2）短管淹没出流计算公式 （5—3） 式中：z 为上下游水位差，μc 为短管淹没出流的流量系数 （5—4） 请特别注意：短管自由出流和淹没出流的计算关键在于正确计算流量系数。我们比较短管自由出流和淹没出流的流量系数（5—2）和（5—4）式，可以看到（5—2）式比（5—4）式在分母中多一项“1”，但是计算淹没出流的流量系数μc 时，局部水头损失系数中比自由出流多一项管道出口突然扩大的局部水头损失系数“1”，在计算中不要遗忘。 （3）简单管道短管水力计算的类型 简单管道短管水力计算主要有下列几种类型： 1）求输水能力Q:可以直接用公式（5—1）和（5—3）计算。 2）已知管道尺寸和管线布置，求保证输水流量Q 的作用水头H 。 这类问题实际是求通过流量Q 时管道内的水头损失，可以用公式直接计算，但需要计算管内流速，以判别管内是否属于紊流阻力平方区，否则需要进行修正。j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=ζλμ∑++= d l 11 z g A c Q 2μ=ζλμ∑+=d l c 1
阀门的流量系数是衡量阀门流通能力的指标，流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小。流量系数值随阀门的尺寸、形式、结构而变化，不同类型和不同规格的阀门都要分别进行试验，才能确定该阀门的流量系数值。 1. 流量系数的定义 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。 阀门流量系数的计算 1）一般式 p C q V Δ/ρ= 式中 C —流量系数； V q —体积流量； ρ—流体密度； p Δ —阀门的压力损失。 2）V A 值的计算式 p q A V V Δρ= 式中 C —流量系数(2m )； V q —体积流量（s m /3 ）； p Δ—阀门的压力损失（Pa ）； ρ—流体密度（3/m kg ）。 3）V K 值的计算式 p q K V V Δρ= 式中 V K —流量系数（2m ）； V q —体积流量（h m /3 ）； p Δ—阀门的压力损失（bar ）； ρ—流体密度（3/m kg ） 。
4) V C 值的计算式 p G q C V V Δ= 式中 V C —流量系数2/12)/(min /in lbf USgal ； V q —体积流量（Usgal/min ）； p Δ—阀门的压力损失（lbf/in 2）； G —水的相对密度=1。 5） 流量系数V A 、V K 、V C 间的关系： V C =1.17V K V C v A 24106 = V K =28 106 V A 2．阀门的流阻系数 流体通过阀门时，其流体阻力损失以阀门前后的流体压力降p Δ表示。 对于紊流流态的液体： 2 ρ ζΔ2u p = 式中 p Δ—被测阀门的压力损失（MPa ）； ζ—阀门的流阻系数； ρ—流体密度（kg/mm 3）； u —流体在管道内的平均流速（mm/s ）。
调节阀流量系数CV值的来历与计算方法 液流： 在此：Q = 液流量（每分钟加仑数） △P = 通过的压降（psi） S = 介质的具体重 这个方程式适用于湍流和粘性接近于水的液体。 （Cv是指介质温度为60 o F的水，通过阀门产生1.0 psi压降时的每分钟流量。）（这时水的具体重力是1。） 1915 年美国的 FISHER GOVERNER 公司按设计条件积累了图表，按图表先定口径。由于用这个方法调节阀的费用减少了，电动调节阀的寿命延长了，因此当时得到了好评。但是按选定的口径比现在计算出来的还大些。后来按选定法对液体，气体，蒸汽及各种形式的气动调节阀进行了进一步的算法研究。 直到 1930 年美国的 FOXBORO 公司 ROLPHRJOKWELL 和 DR.@.E.MASON 对以下的V 型 ( 等百分比 ) 球阀 , 最初使用CV值 , 并发表了CV 计算公式。 1944年美国的 MASON —NELLAN REGULATOR 公司把 ROKWELL 和 MAXON 合并为 MASON —NEILAN ，发表了 @ V 计算公式。 1945 年美国的 SONALD EKMAN 公司发表了和 MASON — NELLAN 差不多的公式，但对流通面积和流量系数相对关系展开研究工作。 1962 年美国的 F@I （ FLUID @ONTROLS INSTITUTE ）发表了 FCI 58-2 流量测定方法，并发表了调节阀口径计算。迄今还在使用的CV 计算式，但同 FCI 62-1 。 1960 年西德的 VDI/VDE 也发表了 KV 计算式，但同 FCI62-1 相同，仅仅是单位改为公制。 1966~1969 年日本机械学会关于调节阀基础调查分会对定义瘩的口径计算，规格书，使用方法进行调查研究。但到现在还未结束。 1977 年美国的 ISA （ INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA ）发表了标准 S39 。 1 “关于压缩流体的计算”公式。 1977~1978 美国的ANSI/ISA 标准 ,S75.01 于 1979 年 5 月 15 日发表了 NO\\0046-79, 为工程服务的报告。 调节并流通能力的计算，各仪表厂目前采用FCI推荐的C V 值计算公式如表 1 公式压力条件计算式 △P < 2 1> △P≥P 1 /2 液体同左 气体常温（ 0~60 C） 温度修正(>60°C) 蒸汽饱和 过热 表中各式对一般的使用场合可以满足。但对于高压差，高粘度接近饱和状态的液体等场合，尤其是蝶阀，球阀等低压力恢复系数的阀，误差就很大了，必须进行修正。 80 年日本个别公司已开始用下列系数进行修正。空化系数：当液体通过调节阀时，在缩流部压力低于阀入口温度下的饱和蒸汽压力 P V 时，一部分液体迅速气化使通过调节阀的液体成为气液两相流的现象学称为闪蒸。缩流部后液体的压力表逐渐恢复，混杂在液体中的气泡破碎，
各种流量计计算公式标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
V锥流量计计算公式为： 其中： K为仪表系数； Y为测量介质压缩系数；对于瓦斯气Y=0.998； ΔP为差压，单位pa； ρ为介质工况密度，单位kg/m3。取0.96335 涡街流量计计算公式： 一、孔板流量计 1.1 工作原理 流体流经管道内的孔板，流速将在孔板处形成局部收缩因而流速增加，静压力降低，于是在孔板上、下游两侧产生静压力差。流体流量愈大，产生的压差愈大，通过压差来衡量流量的大小。它是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础，在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其流量计算公式如下： 上式中：ε——被测介质可膨胀性系数，对于液体ε=1；对气体等可压缩流体ε＜1（0.99192） Q工——流体的体积流量 (单位：m3/min) d ——孔径（单位：m ） △P——差压（单位：Pa） ρ1——工作状况下，节流件（前）上游处流体的密度，[㎏/m3]； C ——流出系数 β——直径比
1.2 安装 孔板的安装要求：对直管段的要求一般是前10D后5D，因此在安装孔板时一定要满足这个直管段距离要求，否则测量的流量误差大。 1.3 测量误差分析 1.3.1 基本误差 孔板在使用过程中，会由于煤气的侵蚀而产生变形，从而引起流量系数增大而产生测量误差；而且流量计工作时间越长，流体对节流件的冲刷越严重，也会引起流量系数增大而产生测量误差。 1.3.2 附件误差 孔板节流装置安装于现场严酷的工作场所，在长期运行后，无论管道或节流装置都会发生一些变化，如堵塞、结垢、磨损、腐蚀等等。检测件是依靠结构形状及尺寸保持信号的准确度，因此任何几何形状及尺寸的变化都会带来附加误差。
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。
水力学教学辅导 第五章 有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道内的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【内容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分内容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路中通过的流量Q ；设计管道通过的流量Q 所需的作用水头H 和管径d ；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p 沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念 （1） 简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。 （2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=μ=1
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
阀门的流量系数与流阻系数 （一）阀门的流量系数 阀门的流量系数是衡量阀门流通能力的指标，流量系数值越大，说明流体流过阀门时的压力损失越小。流量系数值随阀门的尺寸、型式、结构而变化，不同类型和不同规格的阀门都要分别进行试验，才能确定该种阀门的流量系数值。 1、流量系数的定义 流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时的流体的流量。由于单位不同，流量系数有几种不同的代号和量值。 2、阀门流量系数的计算 （1）一般式 C=Q √ρ/Δp 式中C—流量系数； Q—体积流量； ρ—流体密度； Δp—阀门的压力损失 （2）Kv值的计算表 Kv= Q √ρ/Δp 式中Kv—流量系数(m2)； Q—体积流量(m3/h)； ρ—流体密度(kg/ m3)； Δp—阀门的压力损失(bar)。 （3）Cv值的计算表 Cv= Q √G/Δp 式中Cv—流量系数( Usgal/min÷（√1lbf/in2）)； Q—体积流量(USgal/min)； ρ—水的相对密度=1； Δp—阀门的压力损失(lbf/ in2)。 （4）Av值的计算表 Kv= Q √ρ/Δp 式中Kv—流量系数(m2)； Q—体积流量(m3/s)； ρ—流体密度(kg/ m3)； Δp—阀门的压力损失(Pa)。 （5）流量系数Av、Kv、Cv间的关系 Cv=1.17Kv Cv=10e6/24Av Kv=10e6/28Av
3、流量系数的典型数据及影响流量系数的因素 流量系数值随阀门的尺寸、型式、结构而变。对于同样结构的阀门，流体流过阀门的方向不同，流量系数值也有变化。阀门内部的几何形状不同，流量系数的曲线也不同。 阀门内部压力恢复的机理，与文丘里管的收缩和扩散造成的压力损失机理一样。当阀门内部的压降相同时，如阀门内压可以恢复，流量系数值就会较大，流量也就会大些。压力恢复与阀门内腔的几何形状有关，但更主要的是取决于阀塞、阀座的结构。 （二）阀门的流阻系数 流体通过阀门时，其流体阻力损失以阀门前后的流体压力降Δp表示。 对于紊流流态的液体： Δp=ζu2ρ/2 式中Δp—被测阀门的压力损失（Mpa）； ζ—阀门的流阻系数； ρ—流体密度（kg/mm3）; u—流体在管道内的平均流速（mm/s）。
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。
流量系数的误差分 流量系数：实际条件流过孔的质量流量re m 与理论条件下流过孔的质量流量th m 之比： th re d m m C = (1) 根据流量系数的定义，与流量系数相关的参数有re m 和th m ，其相对误差按照误差传递公式计算如下： ()()222222???? ???+???? ???=???+???=?th th re re d th th d re re d d d m m m m C m m C m m C C C (2) 由式 P K D Q a m ??????=ρεπ242 ()() P t T P P T K D an ??+??+?????=0002 2024ρεπ 可得横流实际质量流量的相对误差为： re re m m ?= （3） 式中：工况压力P 由压力传感器得到，精度为0.5%，浮子流量计压力由压力表测得精度为0.625%；工况温度T 由热电偶测量，相对误差%4.0/=?T T 。将上述数值代入上式得到横流实际质量流量的最大相对误差为： max 0.742%re re m m ???= ??? （4） 由式)(2210P P A m th -=*ρ 可得横流理想质量流量的相对误差为： 2 2*1222*1*1220022222???? ??-?+???? ??-?+???? ???+???? ???=?P P P P P P A A m m th th ρρ (5) 式中：0A 是气膜孔的总流动面积，由实验件加工方法决定相对误差为%1.0/00=?A A ；ρ是实验件中气体的密度，可由压力和温度查表得出，由于本 文压力较小，温度不高，密度的误差很小，可以忽略；*1P 是横流入口处气体的
流量计算公式 （1）差压式流量计 差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时（标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压与该流量的平方成正比。在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。孔板流量计理论流量计算公式为： 式中，qf为工况下的体积流量，m3/s；c为流出系数，无量钢；β=d/D，无量钢；d为工况下孔内径，mm；D为工况下上游管道内径，mm；ε为可膨胀系数，无量钢；Δp为孔板前后的差压值Pa；ρ1为工况下流体的密度，kg/m3。 对于天然气而言，在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为： 式中，qn为标准状态下天然气体积流量，m3/s；As为秒计量系数，视采用计量单位而定，此式As=3.1794×10-6；c为流出系数；E为渐近速度系数；d为工况下孔板内径，mm；FG为相对密度数，ε为可膨胀系数；FZ为超压缩因子；FT为流动湿度系数；p1为孔板上游侧取压孔气流绝对压，MPa；Δp为气流流经孔板时产生的差压，Pa。 差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送流量计算机，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。 （2）速度式流量计 速度式流量计是以直接测量封闭管道中满管流动速度为原理的一类流量计。工业应用中主要有： ① 涡轮流量计：当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与管道均流速成正比，涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感处流体的体积流量成正比。涡轮流量计的理论流量方程为：