閥當(dāng)量管長(zhǎng)

閥當(dāng)量管長(zhǎng)流量系數(shù)定義及換算

閥門(mén)的流量系數(shù)(CV或KV)值是衡量閥門(mén)流通能力的指標(biāo)。流量系數(shù)越大，說(shuō)明壓力損失越小，閥門(mén)的流通能力也就越好。閥門(mén)的流量系數(shù)CV值及KV值的換算關(guān)系為

CV=1.156KV (1)

閥當(dāng)量管長(zhǎng)流阻系數(shù)定義和計(jì)算

流體通過(guò)閥門(mén)時(shí)，其流體阻力損失用閥門(mén)前后的流體壓力降Δp表示。流阻系數(shù)的計(jì)算式源自于液體內(nèi)部深度H的壓強(qiáng)計(jì)算式與H處位能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能計(jì)算式的整合。對(duì)于紊流流態(tài)的液體，閥門(mén)流阻系數(shù)的計(jì)算為

ΔP = ζ ρu²/2 (2)

式中Δp———閥門(mén)的壓力損失，Pa

ζ———閥門(mén)的流阻系數(shù)

ζ = λL/D

λ———沿程阻力系數(shù)

L———計(jì)算沿程損失的管段長(zhǎng)度，m

D———管道的水力直徑，m

ρ———流體密度，kg/m³

u———流體在管道內(nèi)的平均流速，m/s

閥當(dāng)量管長(zhǎng)用管道當(dāng)量長(zhǎng)度表示閥門(mén)的流阻系數(shù)

閥門(mén)的流阻系數(shù)取決于閥門(mén)產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)和內(nèi)腔形狀等。閥門(mén)體腔內(nèi)的每一個(gè)元件，如流體轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大、縮小、再轉(zhuǎn)彎等，均可以看作為一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)。所以閥門(mén)內(nèi)的壓力損失約等于閥門(mén)各個(gè)元件壓力損失的總和，即閥門(mén)阻力系數(shù)等于閥門(mén)各個(gè)元件阻力系數(shù)的總和。閥門(mén)沿程阻力系數(shù)可以近似為管路系統(tǒng)的沿程阻力系數(shù)，由于閥門(mén)的等效長(zhǎng)度可以疊加到管子的等效長(zhǎng)度上，所以將閥門(mén)用等效長(zhǎng)度的方法可以簡(jiǎn)化管路系統(tǒng)的計(jì)算。在管道的流阻計(jì)算中，管道的阻力系數(shù)是沿程阻力系數(shù)與管道等效長(zhǎng)度L/D的乘積，因此閥門(mén)對(duì)流體的

阻力用管道等效長(zhǎng)度的表達(dá)式為ζ = λL/D。

閥當(dāng)量管長(zhǎng)應(yīng)用過(guò)程

在API規(guī)范6D《管線閥門(mén)》第22版規(guī)定，制造廠( 商) 應(yīng)為買(mǎi)方提供流量系數(shù)值，顯然流量系數(shù)對(duì)管道和閥門(mén)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的閥門(mén)生產(chǎn)廠家大多將不同壓力等級(jí)、不同類(lèi)型和不同公稱(chēng)通徑閥門(mén)的流量系數(shù)CV值列入產(chǎn)品樣本中，供設(shè)計(jì)部門(mén)和使用單位選用。在我國(guó)，用戶要求制造方在圖紙中說(shuō)明閥門(mén)的流量系數(shù)值。在閥門(mén)采購(gòu)過(guò)程中，采購(gòu)方必須核算廠家提供的流量系數(shù)值，確保所供閥門(mén)滿足工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

閥門(mén)的流量系數(shù)是閥門(mén)的固有特性，取決于閥門(mén)的結(jié)構(gòu)，不同類(lèi)型和不同尺寸的閥門(mén)都要分別進(jìn)行試驗(yàn)，才能確定該種閥門(mén)的流量系數(shù)值。但是工程實(shí)際中，不可能每個(gè)閥門(mén)都進(jìn)行流量試驗(yàn)，也沒(méi)有必要每個(gè)閥門(mén)都進(jìn)行流量試驗(yàn)。隨著有限元數(shù)值模擬的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)模擬閥門(mén)的流量系數(shù)的方法越來(lái)越成熟，得到了行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。

閥當(dāng)量管長(zhǎng)問(wèn)題分析

某核電廠在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)了閥門(mén)流量過(guò)低、流阻過(guò)大的問(wèn)題。經(jīng)確認(rèn)，閥門(mén)的流阻超出了工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件重新核算，找出主要原因。在出現(xiàn)流阻過(guò)大問(wèn)題后，應(yīng)通過(guò)重新修改設(shè)計(jì)、制造試驗(yàn)樣機(jī)、計(jì)算機(jī)模擬和流阻試驗(yàn)等方式改進(jìn)設(shè)計(jì)，以滿足流阻的設(shè)計(jì)要求。

①由于沒(méi)有注意公式應(yīng)用的條件和背景，直接套用式(1) 和式(2) 計(jì)算流量系數(shù)和流阻系數(shù)，不分公式中的密度和相對(duì)密度，使得計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。

②在計(jì)算流動(dòng)阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度L/D時(shí)，沒(méi)有通過(guò)管道公稱(chēng)通徑對(duì)應(yīng)的管號(hào)計(jì)算管道內(nèi)徑，誤用管道內(nèi)徑造成計(jì)算結(jié)果偏差。

③沒(méi)有采用管道公稱(chēng)通徑對(duì)應(yīng)的管號(hào)確定管道摩擦阻力系數(shù)，使得計(jì)算結(jié)果差異比較大。

閥當(dāng)量管長(zhǎng)結(jié)語(yǔ)

(1) 在閥門(mén)采購(gòu)中，必須核算閥門(mén)的流阻系數(shù)或者當(dāng)量長(zhǎng)度以滿足工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。閥門(mén)廠家對(duì)流量系數(shù)、流阻系數(shù)和當(dāng)量長(zhǎng)度理解偏差，會(huì)影響采購(gòu)進(jìn)度和工程成本。

(2) 采用有限元分析軟件模擬閥門(mén)的通流性能是可行的。在閥門(mén)采購(gòu)中需要注意，有限元分析方法應(yīng)通過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證。閥門(mén)的阻力系數(shù)試驗(yàn)方法依據(jù)BS EN1267－1999 或者JB/T 5296－1991等標(biāo)準(zhǔn)。

(3) 采用換算公式計(jì)算流量系數(shù)、流阻系數(shù)或者當(dāng)量長(zhǎng)度值，必須注意公式中各參數(shù)的單位。對(duì)參數(shù)的單位理解錯(cuò)誤，直接套用公式會(huì)引起較大的誤差。

(4) 閥門(mén)采用當(dāng)量長(zhǎng)度L/D表達(dá)流阻系數(shù)時(shí)，應(yīng)注明管號(hào)，通過(guò)管道公稱(chēng)通徑對(duì)應(yīng)的管號(hào)計(jì)算管道內(nèi)徑d值，摩擦阻力系數(shù)為管道在完全紊流下的數(shù)值。

(5) 在閥門(mén)技術(shù)規(guī)范書(shū)中應(yīng)給出管道摩擦阻力系數(shù)。避免對(duì)于L/D理解的偏差，保證實(shí)際供貨的閥門(mén)流阻滿足工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 2100433B

閥門(mén)是核電廠管道系統(tǒng)的重要部件，主要控制或調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、溫度、流向和流量，對(duì)壓力容器設(shè)備起到安全保護(hù)作用，是核電廠可靠運(yùn)行的保證。閥門(mén)通常采用流量系數(shù)和流阻系數(shù)表示其通流性能，而在工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往將閥門(mén)等效為一個(gè)管道阻力部件，利用管道的當(dāng)量長(zhǎng)度L/D表示閥門(mén)的流動(dòng)阻力特性。因此，在閥門(mén)采購(gòu)中，為了核算閥門(mén)的流阻系數(shù)值是否滿足工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，需要在流量系數(shù)、流阻系數(shù)和當(dāng)量長(zhǎng)度間進(jìn)行換算。為了避免對(duì)定義式和換算公式理解的偏差，探討流量系數(shù)、流阻系數(shù)和當(dāng)量長(zhǎng)度間的換算，合理使用換算過(guò)程中量的單位等問(wèn)題是必要的。

同一厚度的同一種防護(hù)材料的鉛當(dāng)量并不是固定不變的，有些防護(hù)材料的鉛當(dāng)量是隨著使用的X射線峰值管電壓而變化的。對(duì)含鉛的防護(hù)材料和用品，鉛當(dāng)量隨使用的X射線峰值電壓變化不大，但鉛對(duì)X射線峰值管電壓介于40.0~88.0keV之間的電離輻射存在一個(gè)鉛的“弱吸收區(qū)”；而對(duì)非含鉛的防護(hù)材料和用品，鉛當(dāng)量隨使用的X射線峰值電壓變化較大，對(duì)同一種防護(hù)材料的X射線防護(hù)服鉛當(dāng)量的測(cè)試，應(yīng)在一定范圍內(nèi)不同的管電壓下測(cè)試其鉛當(dāng)量值，其測(cè)試值應(yīng)不少于5個(gè)，以最小值確定防護(hù)材料鉛當(dāng)量等級(jí)。

鉛當(dāng)量與射線能量相關(guān)，鉛玻璃在100kV時(shí)的鉛當(dāng)量比250kV時(shí)的小得多。理論上純12mmPb板=12mmPb鉛當(dāng)量。純度按IEC要求，99.9%以上，實(shí)際中很難做到，鉛會(huì)氧化，并且厚度均勻性、避免損傷、內(nèi)部致密性都會(huì)影響鉛當(dāng)量，因此12mm的純鉛板并不完全有12mmPb當(dāng)量，但做工程估算足夠。

油當(dāng)量（oil equivalent）=10000Kcal/liter

1千克油當(dāng)量的熱值，聯(lián)合國(guó)按42.62兆焦(MJ)計(jì)算。

當(dāng)量：科學(xué)技術(shù)上指與某標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量相對(duì)應(yīng)的某個(gè)數(shù)量。如：化學(xué)當(dāng)量；熱功當(dāng)量；核裝置的梯恩梯當(dāng)量。②特指代表元素和化合物在反應(yīng)時(shí)的相對(duì)質(zhì)量。以氧為7.9997或氫為1.0079作基準(zhǔn) 。

計(jì)算某種能源的能源量時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)燃料的熱值相對(duì)應(yīng)的數(shù)量。各種能源直接或間接地都與熱有聯(lián)系。不同能源的熱值有高有低。按照其熱值把它們折合成標(biāo)準(zhǔn)燃料，便能對(duì)各種燃料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)比和分析。國(guó)際上采用的標(biāo)準(zhǔn)燃料有兩種：煤和油。以煤作為標(biāo)準(zhǔn)燃料來(lái)計(jì)量時(shí)稱(chēng)為煤當(dāng)量，以油作為標(biāo)準(zhǔn)燃料來(lái)計(jì)量時(shí)稱(chēng)為油當(dāng)量。中國(guó)采用煤當(dāng)量作為能源計(jì)量當(dāng)量。折算的方法是：用1千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值29.3兆焦去度量一切燃料、動(dòng)力能源。即，煤當(dāng)量系數(shù)等于某種能源1千克實(shí)際熱值除以1千克標(biāo)準(zhǔn)煤熱值29.3兆焦。水電作為一次能源計(jì)量時(shí)，中國(guó)按照火電廠當(dāng)年生產(chǎn)1千瓦·時(shí)電能實(shí)際消耗的燃料的平均煤當(dāng)量值來(lái)計(jì)算；聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)資料則是按電的熱功當(dāng)量計(jì)算，1千瓦·時(shí)水電相當(dāng)于3.6兆焦，換算成煤當(dāng)量的系數(shù)是0.123。核電換算成煤當(dāng)量的方法與水電相同，但這種方法不能反映核燃料的轉(zhuǎn)換效率。

煤炭、石油、天然氣等一次能源的計(jì)量單位不同。為了統(tǒng)一計(jì)算一次能源量，設(shè)定一種煤炭的熱量值作為綜合換算指標(biāo)，這種煤的熱量值叫做煤當(dāng)量，俗稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)煤。噸煤當(dāng)量的符號(hào)為tce。煤當(dāng)量迄今尚無(wú)國(guó)際公認(rèn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)國(guó)家每千克標(biāo)準(zhǔn)煤按29.3MJ(7000kcal)計(jì)算，而英國(guó)則根據(jù)本國(guó)用作能源的煤的加權(quán)平均熱值確定。一般按25.5MJ(6100kcal)計(jì)算。中國(guó)采用的煤當(dāng)量熱值為29.3MJ/kg，原煤換成為煤當(dāng)量按平均熱值20.9MJ/kg(5000kcal/kg)計(jì)算。換算系數(shù)為0.714。原油熱值按41.78MJ/kg(10000kcal/kg)計(jì)算，換算系數(shù)為1.429。天然氣熱值按38.98MJ/kg(9310kcal/kg)計(jì)算，換算系數(shù)為1.33 。