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了解阀门和配件如何影响压头损失(2)

发布时间2019-10-21人气:89

了解阀门和配件如何影响压头损失


V系数

V值表示阀门或配件的容量,通常用于描述控制阀的性能。V系数通常用于描述管道中元件的水力特性。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。

等式6

其中
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


等式6

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。

等式7

其中
K =阻力系数(无单位)
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。

等式8

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。


等式9 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)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。

等式10

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。


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