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三通控制阀的原理及设计应用探讨

三通控制阀的原理及设计应用探讨
摘 要： 通过对控制阀的原理、流量特性、结构类型的阐述，介绍了三通控制阀在蓝星0kt/a有机硅单体工程项目中的应用。
1 控制阀的节流原理
  从流体力学的观点看，控制阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，对不可压缩流体，由伯努利方程可以求得通过控制阀的流体流量（如式（1）。






    式中 qV———体积流量；

    p1———阀前压力；

    p2———阀后压力；

    A———节流面积；

    ξ———控制阀的阻力系数；

    ρ———流体的密度。

  由式（1）可见，当A一定，p1–p2不变时，qV仅随控制阀阻力系数的变化而变化：若ξ减小，则qV增大；反之，若ξ增大，则qV减小。控制阀就是根据控制信号的大小和方向改变阀芯的行程来改变阀的阻力系数，以达到调节流体流量的目的。






    式中C———控制阀的流通能力。

  C的定义：温度为5～40℃的水，当控制阀全开，阀两端的压差为0.1MPa，每小时流经控制阀的流量数（m3/h）。中国控制阀流量系数将由C系列变为KV系列。C和KV之间的关系为：KV=1.01C。

    2 控制阀的流量特性

    指介质流过控制阀的相对流量与控制阀的相对开度之间的关系，如式（2）所列。

    qV/qVmax=f（l/lmax）（2）

    式中qV/qVmax———相对流量，即控制阀某一开度下的流量与全开流量之比；

    l/lmax———相对开度，即控制阀某一开度下的行程与全开时行程之比。

  一般来说，改变控制阀的阀芯与阀座之间的节流面积便可调节流量，但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会发生阀门前后压差的变化，而压差的变化也会引起流量的变化。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性。

    2.1 理想流量特性

  控制阀在前后压差恒定的情况下得到的流量特性称为理想流量特性（也叫固有流量特性）。理想流量特性取决于阀门本身（阀芯轮廓曲线、加工粗糙度等），厂家提供的样本上就是这种特性。较为典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、快开流量特性和抛物线流量特性。
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