了解閥門(mén)和配件如何影響壓頭損失

C _V系數(shù)

C _V值表示閥門(mén)或配件的容量，通常用于描述控制閥的性能。C _V系數(shù)通常用于描述管道中元件的水力特性。C _V的定義是流經(jīng)閥門(mén)或配件的60 F水的每分鐘美國(guó)加侖（gpm）數(shù)，導(dǎo)致設(shè)備上每平方英寸（psi）的壓降為1磅。

例如，如果某個(gè)設(shè)備的C _V值為200，則當(dāng)200 gpm的流量流過(guò)該設(shè)備時(shí)，會(huì)出現(xiàn)1 psi的壓降。公式6描述了C _V值。

其中
C _V =流量系數(shù)（無(wú)單位）
Q =流量（gpm）
P =壓力（psi）
SG =流體的比重（無(wú)單位）

可以重新安排方程式，以允許求解給定壓降下的流速和給定流速下的壓降

公式6給出了在差壓中使用C _V而不是揚(yáng)程的結(jié)果。如果制造商提供C _V信息，則用戶(hù)必須將其轉(zhuǎn)換為壓差，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)換為壓頭損失。公式7可用于消除從壓力轉(zhuǎn)換為揚(yáng)程的需要。它允許將C _V值轉(zhuǎn)換為K值。

其中
K =阻力系數(shù)（無(wú)單位）
C _V =流量系數(shù)（無(wú)單位）
d =內(nèi)徑（英寸）

使用K值計(jì)算水頭損失

無(wú)論采用哪種方法得出閥門(mén)或配件的K值，均使用公式8計(jì)算由閥門(mén)和配件產(chǎn)生的壓頭損失。

當(dāng)管道中的多個(gè)閥門(mén)和配件的直徑相同時(shí)，可以將每個(gè)閥門(mén)或配件的K值相加。K值的總和可用于計(jì)算所有閥門(mén)和配件的壓頭損失。

為了演示，計(jì)算600 gpm水流過(guò)以下閥門(mén)和配件時(shí)管道中閥門(mén)和配件的水頭損失：從水箱到管道的尖銳過(guò)渡，全座式截止閥和帶有過(guò)濾器的過(guò)濾器一個(gè)C _V的450值，這些全就座裝置在6英寸的管具有0.015英寸的湍流摩擦系數(shù)。K值在表1中列出。公式9顯示了通過(guò)管道產(chǎn)生的600 gpm的水頭損失。

表1.用不同方法描述閥門(mén)和配件的K值的計(jì)算（圖片由作者提供）

閥門(mén)和配件的橫截面

附圖標(biāo)記1具有閥和配件的類(lèi)型的橫截面以及相應(yīng)的K值或L / D系數(shù)。本文提供了太多類(lèi)型的閥門(mén)和配件，但可以歸納一些屬性。例如，具有直通設(shè)計(jì)的全座球閥的L / D值遠(yuǎn)低于截止閥，通過(guò)截止閥，流體必須做出四個(gè)方向變化，并在流路內(nèi)圍繞閥盤(pán)流動(dòng)。所用閥門(mén)的類(lèi)型基于許多因素。密封性是一個(gè)重要因素，但是當(dāng)兩種類(lèi)型的閥門(mén)滿(mǎn)足相同要求時(shí)，建議使用壓頭損失較低的一種。

損耗系數(shù)變化的擬合的另一個(gè)例子是彎頭。半徑90度的短彎頭的L / D系數(shù)為20，而半徑90度的長(zhǎng)彎頭的L / D系數(shù)為14。這看起來(lái)似乎不算什么重大損失，但總的來(lái)說(shuō)。相關(guān)費(fèi)用也是如此。泵必須提供通過(guò)閥門(mén)和配件損失的能量。

管道運(yùn)營(yíng)成本

為了演示與閥門(mén)和配件相關(guān)的泵送成本，請(qǐng)計(jì)算不同類(lèi)型的閥門(mén)和配件的運(yùn)行成本。公式10可以確定抽水成本。

其中
OC =運(yùn)營(yíng)成本（$ /次）
Q =流量（gpm）
H =揚(yáng)程（流體英尺）
ρ=密度（lb / ft3）
η=效率，M電動(dòng)機(jī)，P泵，V變速驅(qū)動(dòng)器（VSD） （百分比）
O =評(píng)估中的運(yùn)行小時(shí)數(shù)（小時(shí)）
$ / kWh =電力成本（$ / kWh）

在此示例中，泵效率為70％，電動(dòng)機(jī)效率為90％。未安裝VSD，評(píng)估期為8,000小時(shí)，電費(fèi)為$ 0.10 /千瓦時(shí)（kWh）。本示例評(píng)估流量為400 gpm的4英寸閥門(mén)和配件。結(jié)果列于表2。