4.用膨脹系數法計算流量系數

151可壓縮流體的流動分哪兩種情況？

可壓縮流體的流動有非阻塞流和阻塞流兩種情況：
當X＜F_KX_T 時，為非阻塞流；
當X≥F_KX_T 時，則產生阻塞流。
式中，X為壓差比，F_K為比熱容比系數，X_T為臨界壓差比。

152何謂壓差比？什么是臨界壓差比？  

為了描述可壓縮流體的狀態，引入了一個稱為壓差比X的系數 即閥門壓降△P與入口壓力P₁的比稱為壓差比。若以空氣作為試驗流體，對于一個特定的調節閥，當產生阻塞流時，其壓差比是一個固定常數，稱為臨界壓差比，用X_T表示。

153臨界壓差比X_T和比熱容比系數F_K怎么求取？

X_T的數值只決定于閥的流路情況及結構，一般可用表格查出來（表3-1） 比熱容比系數F_K ，空氣的 F_K＝1，對非空氣介質則有 （K是氣體的絕熱指數，從相應的物化數據手冊查得）

154氣體在非阻塞流情況的流量系數怎樣計算？

當X＜F_KX_T時，是非阻塞流情況，如果采用法定計量單位，則計算公式為： 或 式中  

155壓縮系數Z怎樣求知？    

壓縮系數Z是比壓力Pr和比溫度Tr的函數，可查圖3-12 比壓力的定義是：實際入口壓力P₁與流體的臨界壓力P_c之比，即 比溫度的定義是：實際入口溫度T₁和臨界溫度T_C之比，即 由于密度是根據理想氣體定律由入口壓力和溫度導出的，在某些條件下，真空氣體的性質與理想氣體的偏差很大，在這些情況下，要引入壓縮系數Z來補償這個偏差。
 

156膨脹系數y的作用是什么?怎樣求得?

膨脹系數y用來校正從閥的入口到閥后縮流處氣體密度的變化。理論上，y值與節流口面積與入口面積之比、流路形狀、壓差比X、雷諾數、比熱比系數F_k等因素有關。但由于氣體介質的流速較高，在可壓縮流情況下，由于紊流幾乎始終存在，所以雷諾數的影響極小，可以忽略。其他因素與膨脹系數y的關系可用下式表示  

157在阻塞情況時氣體的流量系數怎樣計算？

 
當X≥F_KX_T時，即出現阻塞流情況。
如果閥前P₁保持不變，閥后壓力逐步，氣流就慢慢形成了阻塞流。即使這時閥后壓力再，流量也不會增加，在壓差比X達到F_KX_T值時就達到值。使用公式時，X值要保持在這一之內，因此y值只能在0.667（當X＝F_KX_T時）~1.0的范圍內。
阻塞流情況下，流量系數的計算公式為  

158蒸氣的流量系數如何計算？

 
若以重量流量為單位，可推導出下面的計算公式 如果是過熱蒸氣，應代入過熱條件下的實際密度。
 

159何謂兩相流體？過去對其流量系數的計算有何不妥？

 
通過調節閥的介質為氣體和流體的兩相混合流，稱為兩相流體。
過去計算兩相流體的流量系數，一般都采用分別計算液體及氣體的Kv值，然后相加作為調節閥的總流量系數。這顯然是基于兩種流體單獨流動的觀點，沒有考慮到它們的相互影響。實際上，當氣相大大多于液相時，液相成為霧狀，具有近似于氣相的性質；當液相大大多于氣相時，氣相成為氣泡而夾雜在液相中間，這時具有液相性質。此時用前面方法計算誤差也較大，前者偏大而后者偏小。因此，兩相流體流量系數的計算必須考慮到兩相流動之間的相互影響，尋找有效而準確的計算方法。

160兩相流體的流量系數計算目前多采用什么方法？

按照膨脹系數法的理論，目前對兩相流體的流量系數計算多采用有效密度法或兩相密度法。
（1）有效密度法：當液體和氣體（或蒸氣）均勻混合流過調節閥時，液體的密度保持不變，而氣體或蒸氣由于膨脹而使密度下降，因此，要用膨脹系數加以修正。 也就是說，在其他條件相同的情況下，密度為的可壓縮流體的質量流量與密度為的不可壓縮流體的質量流量是一樣的。因此，對均勻混合的氣（汽）、液兩相介質可按混合介質的有效密度進行計算。
（2）兩相密度法：當兩相流中為液體和蒸氣，而液體占絕大部分時，可以用閥入口（P₁和T₁條件下）的兩相流密度來計算。

161兩相流體的流量系數計算的前提是什么？

兩相流體的流量系數計算的前提是：氣（汽）、液兩相介質必須均勻混合，而且其中每一單相流體均未達到阻塞流條件。

162液體與非液化性氣體的流量系數如何計算？

 

163液體與蒸氣的流量系數如何計算？

 
蒸氣占絕大部分的兩相混合流體用式（3-43）進行計算。液體占絕大部分的兩相混合流體，計算公式為：

164介質為丙烯氣,如下述工況,如何計算其流量系數？

 

165介質為二氧化碳,如下述工況,如何計算其流量系數？