一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法

本发明涉及阀门流通能力测算与阀门设计选用，尤其涉及一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法。

背景技术：

1、控制阀流量系数是指阀门两端压差一定时，常温水流经阀门的流量数值，是表征控制阀流通能力的重要技术参数，对控制阀设计与合理选用有着十分重要的意义。目前控制阀流量系数测算通常借助试验或cfd仿真模拟方法，依据国标及iec相关标准在单相流工况下进行试验与计算得出。但是，在控制阀实际使用过程中，经常会遇到由于压差较大与流速过高，使液体介质流经阀门时发生闪蒸空化现象，单相流转变为空化汽液两相流。此时，采用单相流控制阀流量系数计算方法得出的计算结果不符合实际工况，存在一定误差，对控制阀设计与合理选用造成了不利影响。

2、目前国内外尚无统一的空化两相流条件下控制阀流量系数计算标准，控制阀领域科研与技术人员针对此问题进行了一些初步研究，提出了基于有效密度、闪蒸因子及管件形状修正等方法的流量系数的计算方法，但使用中普遍存在计算过程复杂、适用范围模糊、结果误差较大等问题。专利cn201610005031.5提出了一种基于cfd仿真和网格自适应的阀门流量系数计算方法，专利cn202010475396.0提出了一种基于cfd仿真的阀门流量系数便捷计算方法，此二专利均采用cfd方法预测非空化单相流条件下的阀门流量系数以缩短研发周期，但二者对空化条件下的流量系数计算均未提及。

3、因此，提出一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，以解决现有技术空化条件下控制阀流量系数计算过程复杂、适用范围模糊、计算误差较大等问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，可以达到精准控制的效果。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，包括以下步骤：

4、s1、获取控制阀工况参数与结构特征，生成控制阀数据；

5、s2、根据控制阀数据获取单相流条件下流量系数；

6、s3、判断控制阀是否处于阻塞流工况，若否，输出s2中单相流条件下流量系数；若是，进入下一步骤；

7、s4、计算阻塞流工况条件下的最大流量与空化附加能量损失造成的理论损失流量，获得空化附加能量损失造成的流量损失系数;

8、s5、根据流量损失系数和单相流条件下流量系数获取并输出空化条件下流量系数。

9、上述的方法，可选的，s5中，空化条件下流量系数的计算公式为：

10、；

11、其中，为单相流条件下的控制阀流量系数，为空化条件下的控制阀流量损失系数。

12、上述的方法，可选的，空化条件下的控制阀流量损失系数表达式如下：

13、；

14、其中，为控制阀两端实际压差，为试验流体密度，为常温水密度，为由于空化附加能量损失导致的理论损失流量。

15、上述的方法，可选的，损失流量的计算公式为：

16、；

17、其中，为假设未发生空化的理论流量，为实际空化条件下达到阻塞流工况时最大流量。

18、上述的方法，可选的，理论流量计算公式为：

19、。

20、上述的方法，可选的，实际空化条件下达到阻塞流工况时最大流量计算公式为：

21、；

22、其中，为阀座节流上游腔室有效流通面积 ，为流通面积比，，为阀座节流通道有效流通面积，为控制阀阻塞流压差，为节流系数。

23、上述的方法，可选的，控制阀节流系数计算公式为：

24、；

25、其中：为节流修正系数，=0.64。

26、上述的方法，可选的，s3中，判断控制阀是否处于阻塞流工况方法为计算阻塞流压差，若实际压差≤阻塞流压差，判定为单相流工况，若，则判定工况为阻塞流工况。

27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，具有以下有益效果：1）本发明相对于现有的基于有效密度、闪蒸因子及管件形状修正等流量系数计算方法，本专利提出的方法直接根据阻塞流与孔口出流相关理论推导得出，假设条件更少，适用条件更加清晰，可有效降低计算结果误差；2）本发明提出的计算方法所需提供的技术参数较少，计算过程更加简便。同时既可借助cfd仿真试验，也可只进行理论计算，节省试验成本。

技术特征：

1.一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种空化条件下控制阀流量系数的获取方法，涉及阀门流通能力测算与阀门设计选用技术领域。包括：(1)获取控制阀工况参数与结构特征，生成控制阀数据；根据控制阀数据获取单相流条件下流量系数；(2)判断控制阀是否处于阻塞流工况，若否，输出单相流条件下流量系数；若是，进入下一步骤；(3)计算阻塞流工况条件下的最大流量与空化附加能量损失造成的理论损失流量，获得空化附加能量损失造成的流量损失系数;(4)根据流量损失系数和单相流条件下流量系数获取并输出空化条件下流量系数。本发明假设条件更少，适用条件更加清晰，可有效降低计算误差，且所需技术参数较少，计算过程更加简便。

技术研发人员：徐晓刚,王振波,谢正泽,李强,王朝磊,雷毛,李宁,韩兴海,侯建军,杨玲霞
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15