閥當量管長

閥當量管長即管件的當量長度。

當量長度是物理學名詞，英文名：equivalent length。流體流過管件受到的局部(摩擦)阻力時，為方便起見，可將該阻力折算成為相當於流體流過一定長度的該工況下的直管時的摩擦阻力，對應的這個長度稱為當量長度。

基本介紹

• 中文名：閥當量管長
• 外文名：equivalent length
• 含義：當量長度
• 相關定義：流量係數，流阻係數
• 意義：採購
• 領域：工程技術

產品簡介

閥門是核電廠管道系統的重要部件，主要控制或調節介質的壓力、溫度、流向和流量，對壓力容器設備起到安全保護作用，是核電廠可靠運行的保證。閥門通常採用流量係數和流阻係數表示其通流性能，而在工藝系統設計中，往往將閥門等效為一個管道阻力部件，利用管道的當量長度L/D表示閥門的流動阻力特性。因此，在閥門採購中，為了核算閥門的流阻係數值是否滿足工藝系統設計的要求，需要在流量係數、流阻係數和當量長度間進行換算。為了避免對定義式和換算公式理解的偏差，探討流量係數、流阻係數和當量長度間的換算，合理使用換算過程中量的單位等問題是必要的。

流量係數、流阻係數和當量長度間的換算

流量係數定義及換算

閥門的流量係數(CV或KV)值是衡量閥門流通能力的指標。流量係數越大，說明壓力損失越小，閥門的流通能力也就越好。閥門的流量係數CV值及KV值的換算關係為

CV=1.156KV (1)

流阻係數定義和計算

流體通過閥門時，其流體阻力損失用閥門前後的流體壓力降Δp表示。流阻係數的計算式源自於液體內部深度H的壓強計算式與H處位能轉化為動能計算式的整合。對於紊流流態的液體，閥門流阻係數的計算為

ΔP = ζ ρu/2 (2)

式中Δp———閥門的壓力損失，Pa

ζ———閥門的流阻係數

ζ = λL/D

λ———沿程阻力係數

L———計算沿程損失的管段長度，m

D———管道的水力直徑，m

ρ———流體密度，kg/m

u———流體在管道內的平均流速，m/s

用管道當量長度表示閥門的流阻係數

閥門的流阻係數取決於閥門產品的尺寸、結構和內腔形狀等。閥門體腔內的每一個元件，如流體轉彎、擴大、縮小、再轉彎等，均可以看作為一個產生阻力的元件系統。所以閥門內的壓力損失約等於閥門各個元件壓力損失的總和，即閥門阻力係數等於閥門各個元件阻力係數的總和。閥門沿程阻力係數可以近似為管路系統的沿程阻力係數，由於閥門的等效長度可以疊加到管子的等效長度上，所以將閥門用等效長度的方法可以簡化管路系統的計算。在管道的流阻計算中，管道的阻力係數是沿程阻力係數與管道等效長度L/D的乘積，因此閥門對流體的

阻力用管道等效長度的表達式為ζ = λL/D。

在閥門採購中的套用

套用過程

在API規範6D《管線閥門》第22版規定，製造廠( 商) 應為買方提供流量係數值，顯然流量係數對管道和閥門設計是一個非常重要的參數。國外工業已開發國家的閥門生產廠家大多將不同壓力等級、不同類型和不同公稱通徑閥門的流量係數CV值列入產品樣本中，供設計部門和使用單位選用。在我國，用戶要求製造方在圖紙中說明閥門的流量係數值。在閥門採購過程中，採購方必須核算廠家提供的流量係數值，確保所供閥門滿足工藝系統設計的要求。

閥門的流量係數是閥門的固有特性，取決於閥門的結構，不同類型和不同尺寸的閥門都要分別進行試驗，才能確定該種閥門的流量係數值。但是工程實際中，不可能每個閥門都進行流量試驗，也沒有必要每個閥門都進行流量試驗。隨著有限元數值模擬的發展，利用計算機模擬閥門的流量係數的方法越來越成熟，得到了行業內的認可。

問題分析

某核電廠在系統調試過程中，出現了閥門流量過低、流阻過大的問題。經確認，閥門的流阻超出了工藝系統設計的要求。通過對產品設計檔案重新核算，找出主要原因。在出現流阻過大問題後，應通過重新修改設計、製造試驗樣機、計算機模擬和流阻試驗等方式改進設計，以滿足流阻的設計要求。

①由於沒有注意公式套用的條件和背景，直接套用式(1) 和式(2) 計算流量係數和流阻係數，不分公式中的密度和相對密度，使得計算結果出現較大偏差。

②在計算流動阻力的當量長度L/D時，沒有通過管道公稱通徑對應的管號計算管道內徑，誤用管道內徑造成計算結果偏差。

③沒有採用管道公稱通徑對應的管號確定管道摩擦阻力係數，使得計算結果差異比較大。

結語

(1) 在閥門採購中，必須核算閥門的流阻係數或者當量長度以滿足工藝系統設計的要求。閥門廠家對流量係數、流阻係數和當量長度理解偏差，會影響採購進度和工程成本。

(2) 採用有限元分析軟體模擬閥門的通流性能是可行的。在閥門採購中需要注意，有限元分析方法應通過樣機試驗驗證。閥門的阻力係數試驗方法依據BS EN1267－1999 或者JB/T 5296－1991等標準。

(3) 採用換算公式計算流量係數、流阻係數或者當量長度值，必須注意公式中各參數的單位。對參數的單位理解錯誤，直接套用公式會引起較大的誤差。

(4) 閥門採用當量長度L/D表達流阻係數時，應註明管號，通過管道公稱通徑對應的管號計算管道內徑d值，摩擦阻力係數為管道在完全紊流下的數值。

(5) 在閥門技術規範書中應給出管道摩擦阻力係數。避免對於L/D理解的偏差，保證實際供貨的閥門流阻滿足工藝系統設計要求。