了解阀门和配件如何影响压头损失

C _V系数

C _V值表示阀门或配件的容量，通常用于描述控制阀的性能。C _V系数通常用于描述管道中元件的水力特性。C _V的定义是流经阀门或配件的60 F水的每分钟美国加仑（gpm）数，导致设备上每平方英寸（psi）的压降为1磅。

例如，如果某个设备的C _V值为200，则当200 gpm的流量流过该设备时，会出现1 psi的压降。公式6描述了C _V值。

其中
C _V =流量系数（无单位）
Q =流量（gpm）
P =压力（psi）
SG =流体的比重（无单位）

可以重新安排方程式，以允许求解给定压降下的流速和给定流速下的压降

公式6给出了在差压中使用C _V而不是扬程的结果。如果制造商提供C _V信息，则用户必须将其转换为压差，然后将结果转换为压头损失。公式7可用于消除从压力转换为扬程的需要。它允许将C _V值转换为K值。

其中
K =阻力系数（无单位）
C _V =流量系数（无单位）
d =内径（英寸）

使用K值计算水头损失

无论采用哪种方法得出阀门或配件的K值，均使用公式8计算由阀门和配件产生的压头损失。

当管道中的多个阀门和配件的直径相同时，可以将每个阀门或配件的K值相加。K值的总和可用于计算所有阀门和配件的压头损失。

为了演示，计算600 gpm水流过以下阀门和配件时管道中阀门和配件的水头损失：从水箱到管道的尖锐过渡，全座式截止阀和带有过滤器的过滤器一个C _V的450值，这些全就座装置在6英寸的管具有0.015英寸的湍流摩擦系数。K值在表1中列出。公式9显示了通过管道产生的600 gpm的水头损失。

表1.用不同方法描述阀门和配件的K值的计算（图片由作者提供）

阀门和配件的横截面

附图标记1具有阀和配件的类型的横截面以及相应的K值或L / D系数。本文提供了太多类型的阀门和配件，但可以归纳一些属性。例如，具有直通设计的全座球阀的L / D值远低于截止阀，通过截止阀，流体必须做出四个方向变化，并在流路内围绕阀盘流动。所用阀门的类型基于许多因素。密封性是一个重要因素，但是当两种类型的阀门满足相同要求时，建议使用压头损失较低的一种。

损耗系数变化的拟合的另一个例子是弯头。半径90度的短弯头的L / D系数为20，而半径90度的长弯头的L / D系数为14。这看起来似乎不算什么重大损失，但总的来说。相关费用也是如此。泵必须提供通过阀门和配件损失的能量。

管道运营成本

为了演示与阀门和配件相关的泵送成本，请计算不同类型的阀门和配件的运行成本。公式10可以确定抽水成本。

其中
OC =运营成本（$ /次）
Q =流量（gpm）
H =扬程（流体英尺）
ρ=密度（lb / ft3）
η=效率，M电动机，P泵，V变速驱动器（VSD） （百分比）
O =评估中的运行小时数（小时）
$ / kWh =电力成本（$ / kWh）

在此示例中，泵效率为70％，电动机效率为90％。未安装VSD，评估期为8,000小时，电费为$ 0.10 /千瓦时（kWh）。本示例评估流量为400 gpm的4英寸阀门和配件。结果列于表2。