兩部分中的第一部分

本專欄討論閥門和配件，并評估這些設(shè)備如何影響管道系統(tǒng)的運行。閥門和配件連接管道，直接流動并隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)的各個部分。液壓能用于使流體通過管道系統(tǒng)。

閥門或配件中的液壓能會通過以下四種方式損失：

• 運動流體與內(nèi)表面之間的摩擦

• 改變流向

• 流路阻塞

• 由于流動路徑的形狀或橫截面積不同而引起的流速變化

閥門和配件對工廠系統(tǒng)性能的綜合影響在計算和優(yōu)化管道系統(tǒng)時常常被忽略。

計算人頭損失

計算閥門和配件的水頭損失的三種常見方法是：

K法

L / D系數(shù)（在D上發(fā)音為L）

C _V（發(fā)音為C sub V）

在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，每種方法都可以準確確定與閥門和配件相關(guān)的壓頭損失。此列中的計算是針對閥門類型而不是特定制造商的閥門的揚程損失的一般計算方法。

上個月的專欄文章（Pumps＆Systems，2015年4月）展示了根據(jù)管道和流體特性計算管道壓頭損失的方法。可以使用相同的方法來確定與閥門和配件相關(guān)的損失。具體地，可以根據(jù)流過閥或配件的流體的速度來計算跨閥或配件的壓頭損失。

K值

如伯努利方程所示，管道中的流體速度會影響流體的總能量。速度頭基于公式1中所示的關(guān)系。

其中
v =流體速度（英尺/秒）
g =局部漸變常數(shù)（英尺/秒²）

當(dāng)流體流經(jīng)閥門和配件時，會出現(xiàn)壓力下降和壓頭損失。設(shè)備上的壓降也隨通過設(shè)備的速度的平方而變化。結(jié)果，可以使用等式2中列出的無量綱阻力系數(shù)K來表示水頭損失，以速度水頭表示。

電阻系數(shù)K可以看作是由閥門或配件引起的速度損失的數(shù)量。當(dāng)流體處于完全湍流區(qū)域時，K的值恒定。

K的值可以根據(jù)從各種測試數(shù)據(jù)中獲得的經(jīng)驗結(jié)果，根據(jù)閥門或配件的幾何形狀來計算。例如，可以使用公式3計算圖1所示的45度至180度減速器的K值^。2

圖1.收縮變徑管，其中變徑管的角度大于40度但小于或等于180度（圖片由作者提供）

其中
K ₂ =相對于大直徑的K值（無單位）
Θ=減速器的接近角，以度為單位
β= d ₁ / d ₂
d ₁ =減速器的小直徑（英寸）
d ₂ =減速器的大直徑（英寸）

在圖1中，公式3是計算流體管道系統(tǒng)中常見配件的K值的方法示例。公式3顯示，管徑變化越大，異徑管的K值越大。它還表明，接近角越大，K值越大。

圖1顯示，隨著角度（Θ）的增加，流體必須在較短的距離內(nèi)從較低的速度（v ₂）加速到較高的速度（v ₁）。每行駛距離的速度變化越大，頭部損失越大。從β（β）比率來看，差值越大，流體在減速器內(nèi)必須加速的速度越快，從而導(dǎo)致更大的壓頭損失。

圖2.從管線到儲罐過渡時，K值最大。

過程的各個部分，例如從儲罐到管道的過渡或從管道到儲罐的過渡，也用K值描述。圖2顯示了幾種類型的過渡及其關(guān)聯(lián)的K值。動量的變化會導(dǎo)致?lián)p失。例如，流體的速度接近每秒0英尺。但是在管道中，必須加速流體的流動，從而導(dǎo)致動量發(fā)生變化。這種變化因摩擦而失去。

L / D系數(shù)

L / D系數(shù)通常用于確定閥門或配件的壓頭損失。公式2中使用速度水頭的水頭損失公式與2015年4月列（公式4）中所示的管道的水頭損失公式相似。