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EBSILON Professional 对象 / 组件 / 节流阀 / 组件 133:带流量系数KV的控制阀
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    组件 133:带流量系数KV的控制阀
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    规格

    管道连接

    1

    入口

    2

    出口

    3

    压降,行程连接

    通用      用户输入值       结果      特征线      应用物理公式      显示      示例

    通用

    该组件描述了通过控制阀的压降和流量之间的关系,具体取决于以下方面:

    a) KV值--阀门在额定行程下的流量系数(输入值KVS)和
    b) KV-阀门的特性作为阀门行程的函数(特征线1 CLKV)

    所有定义均符合DIN EN 60534和VDI/VDE 2173标准。

    该组件可用于液体(不可压缩)或气体(可压缩)介质。然而,所使用的物理应用中不包括相变或两相流,如果出现这种情况,会出现相应的错误信息。

    规格包括
    • KVS值、阀门行程和流量或压力变化,在这种情况下,将计算未指定的流量或压降(FCALC = 1,2,3),或者
    • 流量和压降的数值,在这种情况下,将计算出流量系数KV的数值(识别模式,FCALC=4,5)。

    检查以下条件:
    • 对于不可压缩的介质,在部分气蚀情况下会出现警告。为了确保检查的可靠性,用户必须指定合理的输入值XFZN和特征线CLXFZ(最好由阀门制造商提供)。
    • 对于所有的介质,流量和压降都会与堵塞流量条件下的最大值进行比较,出现堵塞流量和在FLIM=0时,会出现相应的警告。在FLIM=1和FCALC=2,3的情况下,计算的流量被额外限制在最大值。为了确保检查的可靠性,用户必须为气体介质指定合理的输入值XTN和特征线CLXT(最好由阀门制造商提供),为液体介质指定合理输入值FLN和特征线CLFL。

    流量系数KV定义为

    - 阀入口的体积流量

    - 阀入口的质量流量

    - 参考压降(SI定义为1巴)

    - 参考密度(SI定义为1000千克/立方米)

    - 膨胀系数,对于不可压缩的介质等于1

    对于可压缩的介质

    膨胀系数值在2/3和1之间变化。

    - 比率在比热比

    与1,4(空气的数值)之间

    - 压差比(与可压缩介质有关)

    - 堵塞流量发生时的压差比

    在美制单位中,流量系数CV被定义为在压降为1psi(Δp0=1psi)和温度为60°F(约15,6°C)时水的体积流量,它的单位为USgal/min。KV和CV的数值关系为:KV = 0.865 * CV。

    KVS的值表示阀门额定行程时的KV值(阀门100%打开)。

    特征线描述了KV值与阀门行程的关系,用于非设计/部分符合模式。通常情况下,该特征线具有线性或等百分比形态。

    实际的特征线KV=f(Hub)可能会偏离理论值(线性或等百分比)。

    单相介质流动系数KV的定义参见DIN EN 60534和VDI/VDE 2173标准,与温度为5°C和40°C之间,压降为1巴的水相关。对于多相流来说,存在一个对混合相的准确密度定义问题。过去提出的不同的建模建议还没有成为标准。因此,目前组件133的应用只限于单相介质。

    对最大压降值Δpmax和堵塞流动发生的控制根据流体类型/流体相位的不同而不同。

    对于单组件液体介质(如液态水),将DP12与DPMAX进行比较,而DPMAX则利用FL值(液体压力恢复系数)进行计算。

    这里 Pc – 临界压力

            Pv – 温度T1时的饱和压力

    对于混合气体(如空气)或单组件气体介质(如水蒸汽),通过比较X和Fγ*XT的值来控制堵塞流动的出现。

    对应DPMAX的体积流量V1MAX和质量流量M1MAX,用KV值计算为

    另一方面,可以利用DPMAX和M1值计算出极限值KVMAX:

     

    用户输入值

    FMODE

    计算模式标志

    =0:  全局
    =1:  本地非设计
    =-1: 本地设计

    FDEF

    流量系数定义标志

    =0: SI标准单位,5-40°C,DP=1巴(KV)的水

    =1: 美制单位,40-100°F,DP=1psi (CV)的水

    KVS

    额定行程KV值(100%)

    FTRAVEL

    指定实际行程标志(仅FCALC<4)

    =0: 使用行程值

    =1: 使用H3值(PIN3处的焓值)

    TRAVEL

    实际行程,仅用于非设计。

    只有在FTRAVEL=0和FCALC=1,2,3的情况下,该值才会用作特征线1-3的x值。

    如果FCALC=4,5,这个值将被忽略。取而代之的是使用计算出的KV值和特征线1来计算结果值TRAVELCL。

    如果FTRAVEL=1,则忽略该值。取而代之的是,H3的值被用于指定行程。

    FDP12D

    指定所需压降的标志

    =0: 使用 DP12D 值

    =1: 使用 P3 值(管脚3处的压力)

    DP12D

    预期DP12(仅适用于FCALC=3或FCALC=5)。

    FCALC

    计算模式

    =1: 给定TRAVEL行程和M1,计算DP12

    =2: 给定的TRAVEL行程和P1和P2,计算M1

    =3: 给定TRAVEL行程和DP12D,计算M1

    =4: 给定M1、P1和P2,计算KV。忽略特征线识别 F(TRAVEL),用KV和F(TRAVEL行程)计算TRAVELCL

    =5: 给出M1和DP12D,计算KV。忽略特征线识别 F(TRAVEL),用KV和F(TRAVEL行程)计算TRAVELCL

    FLIM

    流量限制标志(如果发生堵塞流动)

    =0: 关闭。计算出极限值DPMAX、M1MAX、VM1MAX、KVMAX,在违反极限时出现警告,但没有M1的激活限制。

    =1: 开启。M1仅在FCALC=2或FCALC=3的堵塞流动条件下受到限制。注意!为了得到准确的结果,FLN、XTN的规格值要合理。

    FLN

    液体压力恢复系数标称值。适用于液体介质

    XFZN

    向空化流过渡时的压差比XFZ(标称)。与液体介质和部分空化有关。XFZ=DP12Krit/(P1-P1SAT)。DP12Krit是用XFZ计算出来的。如果DP12>DP12Krit,则发生部分空化。

    XTN

    发生阻流时的压差比(标称)。适用于气体介质

    DP12N

    公称压降(TRAVEL=100%)

    M1N

    额定质量流量

    VM1N

    进口的额定体积流量

    V1N

    进口的额定体积

     

    标注为蓝色的识别值是非设计模式的参考值。这些值分别对应方程中使用的实际非设计值。如果这些识别值是流数据,那么这些值往往取自附设管道或计算值。

    一般来说,所有的输入需要可见。通常会提供默认值。

    更多关于输入域的颜色和描述的信息,请参见编辑组件\规格值

    关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息,请参见通用\接受标称值

     

    结果

    KV

    实际流量系数KV值

    DP12

    实际压降

    TRAVELCL

    根据特征线的实际阀门行程(如果FCALC>3,可以偏离TRAVEL行程输入值)。

    该值是在FCALC=4,5的情况下,从特征线1的反向查找中计算出来的。

    KVREF

    KV的参考值(特征线KV=f(TRAVEL))

    DPREF

    压降参考值(特征线 KV=f(TRAVEL)和M1)

    M1REF

    质量流量参考值(特征线 KV=f(TRAVEL)和DP12)

    VM1REF

    体积流量参考值(特征线 KV=f(TRAVEL)和DP12)

    X

    压差比DP12/P1(气体相关)

    XF

    压差比DP12/(P1-P1SAT)(液体相关)

    FL

    特征线3的液体压力恢复系数

    XT

    特征线2发生堵塞流动时的压差比

    XFZ

    向空化过渡时的压差比XFZ=DP12Krit/(P1-P1SAT)

    DPMAX

    发生堵塞流动时的压降

    V1MMAX

    与DPMAX和KV相对应的体积流量M1

    M1MAX

    与DPMAX和KV对应的质量流量M1

    KVMAX

    与DPMAX和M1对应的KV值

    特征曲线

    特征线1: 流量系数KV/KVS=f(TRAVEL)

         X-Axis           1         TRAVEL            第一个点
                              2         TRAVEL            第二个点
                              .
                             N         TRAVEL            最后一个点
     
         Y-Axis          1          KV/KVS                     第一个点
                             2          KV/KVS                     第二个点
                             .
                             N         KV/KVS                     最后一个点

    特征线2: 杜塞流动的差压比XT/XTN=f(TRAVEL)

         X-Axis          1        TRAVEL                       第一个点
                             2        TRAVEL                       第二个点
                             .
                             N        TRAVEL                      最后一个点
     
         Y-Axis          1        XT/XTN                      第一个点
                             2        XT/XTN                      第二个点
                              .
                             N        XT/XTN                      最后一个点
     

    特征线3: 液体压力恢复系数FL/FLN=f(TRAVEL)

         X-Axis      1        TRAVEL                 第一个点
                         2        TRAVEL                 第二个点
                         .
                         N        TRAVEL                最后一个点
     
         Y-Axis     1        FL/FLN              第一个点
                        2        FL/FLN              第二个点
                        .
                        N        FL/FLN             最后一个点
     

    特征线4: 向空化流过渡时的差压比XFZ/XFZN=f(KV/KVS)

         X-Axis     1        KV/KVS                              第一个点
                        2        KV/KVS                              第二个点
                        .
                        N        KV/KVS                             最后一个点
     
         Y-Axis     1        XFZ/XFZN             第一个点
                        2        XFZ/XFZN             第二个点
                        .
                        N        XFZ/XFZN             最后一个点
     

     


    最后一个点

    方程式

     

    If FDEF=0

         DP0 = 1 bar

    If FDEF=1

         DP0 = 1 psi = 0,068944 bar 
                    

    RHO0 = 1000 (kg/m³)

    KVREF 从特征线 1 CLKV

    XT 从特征线 2 CLXT

    FL 从特征线 3 CLFL

    XFZ 从特征线 4 CLXFZ

    X=(P1-P2)/P1 – 压差比

    如果管脚1和管脚2上都是液态流体

         Y = 1

         XF = (P1-P2)/(P1-PSAT(T1))

    如果管脚1和管脚2上是蒸汽/气体/气体混合物

         FY = GAMMA/1,4

         Y= 1 – X/(3*FY*XT)

    DPREF = DP0/(RHO1*RHO0) * (M1/(KVREF*Y)) * (M1/(KVREF*Y))

    M1REF = KVREF*Y*SQRT(DP12*RHO0*RHO1/DP0)

    VM1REF = M1REF/RHO1

    If FLIM=1 (激活极限)

         If M1REF>M1MAX then M1REF=M1MAX

     

    质量平衡:

    M1 - M2 = 0

    If FCALC=2 or FCALC=3

          M1 = M1REF

     

    压力平衡:

    If FCALC<>2 and FCALC<>4

          If FCALC=1

                P1 – P2 = DPREF

          else

                P1 – P2 = DP12D

     

    焓平衡:

    H1 - H2 = 0 (adiabatic process)

     

    极限值:

    如果可压缩(气体、蒸汽):

          DPMAX = P1*FY*XT

    如果是不可压缩的(液体):

          PCRIT – 临界压力

          FF = 0.96-0.28*SQRT(P1SAT/PCRIT)

          DPMAX = FL*FL*(P1-FF*P1SAT)

    M1MAX = KV*Y*SQRT(RHO1*DPMAX*RHO0/DP0)

    VM1MAX = M1MAX/RHO1

    KVMAX = M1/Y*SQRT(DP0/(RHO1*DPMAX*RHO0))

     

    控制部分空化(仅适用液体)

    用XFZ(特征曲线4)和  XFZ=DP12Krit/(P1-P1SAT) 计算DP12Krit

    如果 DP12>=DP12Krit, 警告:部分空化!

    组件显示

    显示选项 1

    示例

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