2024年4月23日发(作者：苏英喆)
液体调节阀的压降估算和流量特性的选择
陆德民
本文作者陆德民先生，中国自动化学会工程设计委员会副主任委员、教授级高工。
关键词：最大设计流量 阀门压降 相对阀门容量 流量特性
一 概述
在进行工程设计时，仪表工程师所得到的调节阀的设计数据来自工艺工程师，
如果数据不准确(特别是调节阀压降∆P的数据)，会给调节阀口径计算带来很多麻
烦。但是设备(包括仪表、调节阀)的采购数据常常要超前提出，这在基础设计阶
段使工艺工程师只能凭经验或取随意值提供给仪表工程师。这样做往往会导致选
用的泵功率过大、调节阀尺寸不当等后果。
本文参考有关文献推荐了一种简便易行的相对阀门容量法，在基础设计阶段
用它来估算调节阀的压降有一定的实用价值。
一般决定调节阀的压降有两个因素：
(1)最大设计流量时管内液体的流速；
(2)最大的系统阻力损失。
当工艺工程师的设计已进行到一定深度欲选泵时，对上述两个因素已有所了
解。这时，仪表工程师应根据工艺流体的性质和要求，作出调节阀的类型选择。
有了工艺工程师和仪表工程师的配合协作，就可从表1、图1、图2中求得所选调
节阀的有关压降数据。
二 管内流速和阀门压降
管内流速选择通常有设计规范可遵循，多数皆取液体的最大流速为7ft/s (1ft/s
约为0.3m/s)。但是据国外一些工程公司报道，有的取锅炉供水流速为8
～
15ft/s；
泵的吸入口流速取4
～
7ft/s，而通常用户普遍取4
～
10ft/s，城市供水取7ft/s，也有
一些泵的供应商建议取入口流速为3ft/s，出口为5ft/s。这说明国外和国内一些工
程公司或设计院都有自己内部的设计规范或标准之类的导则。尽管如此，只要管
内的最大设计流速确定以后，也就间接确定了泵出口的调节阀两端的压降。由于
调节阀的内部结构不同，流路复杂程度各异，导致调节阀后压力恢复系数FL有
较大区别，因此在其他条件基本相同的情况下，不同类型调节阀的压降也是不同
的。
另外，由于环保意识的增强，在选择管道和调节阀时必须顾及噪音问题。表
征噪音量大小的声压级(SPL)是管道内某一点的声压P与基准声压P
0
之比的常用
对数的20倍，即SPL= 20logP/p
0
，(dB)
式中
p
0
——基准声压，是一个常数，一般指人的耳朵能听到的最低声
压，取2×10
－
4
µbar
P——离管壁3ft(有的取1m)处测得的声压级
据测试，在一已知流速下，管径为10in管道所产生的声音比1in管道(同样管
壁厚度)所产生的声音，在离3ft处测得的SPL要大20dB。这说明声压P与流速
和管径皆有一定的关系。工艺工程师要慎选流体在管内的流速和管径。
对液体调节阀来说，在其选型确定后，应尽量避免液体动力噪音
(Hydrodynamic Noise)的影响。所选调节阀的最大压降∆P
V
要小于开始发生空化时
调节阀的压降值∆P
cr
，这牵涉到调节阀的起始空化系数K
c
，它与压力恢复系数F
L
有关。F
L
值随调节阀类型的不同而不同，F
L
值和Kc值一般都由制造厂提供，可
从有关样本或手册中查到。需强调的是合理选择调节阀的类型(亦即F
L
值)是抑制
液体动力噪音的有效措施。
其实，相对阀门容量C
v
/D
2
是管道内液体流速的表征。从单位换算关系可知，
如C
v
的单位为ft
3
/s，D的单位为in，则
1C
V
/D
2
=(1ft
3
/s)/(1/12ft)
2
=144ft/s
式中
C
v
——流通能力
D——管径
因此，如工艺工程师正确选择了最大设计流量时的流速后，根据仪表工程师
所决定的调节阀的类型，可从表1中查得相对阀门容量C
v
/D
2
值，再从图1中可
方便地求得通过调节阀的压降∆P
v
值，最后从图2中求得系统的压降∆P
s
值。∆P
s
值与流量特性选择有关，下文将会介绍到。
图1是基于ISA标准SP39.1求得的相对阀门容量C
v
/D
2
和调节阀压降∆P
v
的
2024年4月23日发(作者：苏英喆)
液体调节阀的压降估算和流量特性的选择
陆德民
本文作者陆德民先生，中国自动化学会工程设计委员会副主任委员、教授级高工。
关键词：最大设计流量 阀门压降 相对阀门容量 流量特性
一 概述
在进行工程设计时，仪表工程师所得到的调节阀的设计数据来自工艺工程师，
如果数据不准确(特别是调节阀压降∆P的数据)，会给调节阀口径计算带来很多麻
烦。但是设备(包括仪表、调节阀)的采购数据常常要超前提出，这在基础设计阶
段使工艺工程师只能凭经验或取随意值提供给仪表工程师。这样做往往会导致选
用的泵功率过大、调节阀尺寸不当等后果。
本文参考有关文献推荐了一种简便易行的相对阀门容量法，在基础设计阶段
用它来估算调节阀的压降有一定的实用价值。
一般决定调节阀的压降有两个因素：
(1)最大设计流量时管内液体的流速；
(2)最大的系统阻力损失。
当工艺工程师的设计已进行到一定深度欲选泵时，对上述两个因素已有所了
解。这时，仪表工程师应根据工艺流体的性质和要求，作出调节阀的类型选择。
有了工艺工程师和仪表工程师的配合协作，就可从表1、图1、图2中求得所选调
节阀的有关压降数据。
二 管内流速和阀门压降
管内流速选择通常有设计规范可遵循，多数皆取液体的最大流速为7ft/s (1ft/s
约为0.3m/s)。但是据国外一些工程公司报道，有的取锅炉供水流速为8
～
15ft/s；
泵的吸入口流速取4
～
7ft/s，而通常用户普遍取4
～
10ft/s，城市供水取7ft/s，也有
一些泵的供应商建议取入口流速为3ft/s，出口为5ft/s。这说明国外和国内一些工
程公司或设计院都有自己内部的设计规范或标准之类的导则。尽管如此，只要管
内的最大设计流速确定以后，也就间接确定了泵出口的调节阀两端的压降。由于
调节阀的内部结构不同，流路复杂程度各异，导致调节阀后压力恢复系数FL有
较大区别，因此在其他条件基本相同的情况下，不同类型调节阀的压降也是不同
的。
另外，由于环保意识的增强，在选择管道和调节阀时必须顾及噪音问题。表
征噪音量大小的声压级(SPL)是管道内某一点的声压P与基准声压P
0
之比的常用
对数的20倍，即SPL= 20logP/p
0
，(dB)
式中
p
0
——基准声压，是一个常数，一般指人的耳朵能听到的最低声
压，取2×10
－
4
µbar
P——离管壁3ft(有的取1m)处测得的声压级
据测试，在一已知流速下，管径为10in管道所产生的声音比1in管道(同样管
壁厚度)所产生的声音，在离3ft处测得的SPL要大20dB。这说明声压P与流速
和管径皆有一定的关系。工艺工程师要慎选流体在管内的流速和管径。
对液体调节阀来说，在其选型确定后，应尽量避免液体动力噪音
(Hydrodynamic Noise)的影响。所选调节阀的最大压降∆P
V
要小于开始发生空化时
调节阀的压降值∆P
cr
，这牵涉到调节阀的起始空化系数K
c
，它与压力恢复系数F
L
有关。F
L
值随调节阀类型的不同而不同，F
L
值和Kc值一般都由制造厂提供，可
从有关样本或手册中查到。需强调的是合理选择调节阀的类型(亦即F
L
值)是抑制
液体动力噪音的有效措施。
其实，相对阀门容量C
v
/D
2
是管道内液体流速的表征。从单位换算关系可知，
如C
v
的单位为ft
3
/s，D的单位为in，则
1C
V
/D
2
=(1ft
3
/s)/(1/12ft)
2
=144ft/s
式中
C
v
——流通能力
D——管径
因此，如工艺工程师正确选择了最大设计流量时的流速后，根据仪表工程师
所决定的调节阀的类型，可从表1中查得相对阀门容量C
v
/D
2
值，再从图1中可
方便地求得通过调节阀的压降∆P
v
值，最后从图2中求得系统的压降∆P
s
值。∆P
s
值与流量特性选择有关，下文将会介绍到。
图1是基于ISA标准SP39.1求得的相对阀门容量C
v
/D
2
和调节阀压降∆P
v
的