3.5　利用MATLAB确定调节阀的口径

利用MATLAB可以方便地计算出调节阀的额定流量系数C100、阀座直径dg和公称直径Dg。

1．确定计算流量系数需要的数据

根据以上三个例题可知，计算流量系数C值时，在不同的介质下所需数据不同。例如：

（1）计算液体介质C值所需数据

①最大体积流量Qmax（m3/h）或质量流量Wmax（kg/h）；

②正常体积流量Qn（m3/h）或质量流量Wn（kg/h）；

③正常情况下阀压降∆pn（kPa）；

④阀前绝对压力p1（kPa）；

⑤正常阀阻比Sn；

⑥液体密度ρL（kg/m3）；

⑦液体的运动黏度v（m2/s）；

⑧介质的临界压力pc（kPa）；

⑨阀入口温度下介质饱和蒸汽压力pv（kPa）；

⑩压力恢复系数FL；

阀上下游管道直径D1和D2（mm）。

（2）计算气体介质C值所需数据

①最大体积流量Qmax（m3/h）或正常体积流量Qn（m3/h）；

②正常情况下阀压降pn（kPa）；

③阀前绝对压力p1（kPa）；

④正常阀阻比Sn；

⑤标准状态下（273K，100kPa）气体密度ρH（kg/m3）；

⑥气体压缩系数Z；

⑦气体绝热指数（等嫡指数）k；

⑧临界压差比xT；

⑨介质入口温度T1（K）；

⑩阀上下游管道直径D1和D2（mm）。

（3）计算蒸汽液介质C值所需数据

①最大体积流量Qmax（m3/h）或正常体积流量Qn（m3/h）；

②正常情况下阀压降pn（kPa）；

③阀前绝对压力p1（kPa）；

④正常阀阻比Sn；

⑤标准状态下（273K，100kPa）蒸汽密度ρs（kg/m3）；

⑥气体压缩系数Z；

⑦气体绝热指数（等嫡指数）k；

⑧临界压差比xT；

⑨介质入口温度T1（K）；

⑩阀上下游管道直径D1和D2（mm）。

2．利用MATLAB计算

利用MATLAB计算液体介质和气体（蒸汽）介质调节阀口径的程序框图，分别如图3-23和图3-24所示。

【例3-4】针对例3-1所给条件，试利用MATLAB计算其拟选用的直线特性气动直通单座调节阀（流开形）的口径。

解：利用例3-1所给最大流量条件下的计算数据，根据图3-23计算液体介质C值的程序流程图，编写的MATLAB程序ex3_4.m如下。

运行结果显示

由此可见，单座调节阀的额定流量系数为C100=0.8、阀座直径为dg=8mm、公称直径为Dg=19.15mm=3/4''。与例3-1结果一致。

【例3-5】针对例3-2所给化肥厂合成氨车间控制系统，试利用MATLAB计算其拟选用的气动单座调节阀（流开形）的额定流量系数Cmax。

解：利用例3-2所给正常流量条件下的计算数据，根据图3-24所示的气体介质调节阀口径计算程序框图计算气体介质C值，编写的MATLAB程序ex3_5.m如下。

运行结果显示

由此可见，单座调节阀的最大流量系数为Cmax=4.8724。与例3-2结果一致。

【例3-6】针对例3-3所给蒸汽厂控制系统，试利用MATLAB计算其拟选用的气动双座调节阀（流开型）的额定流量系数C100、阀座直径dg和公称直径Dg。

解：利用例3-3所给正常流量条件下的计算数据，根据计算蒸汽介质C值的程序流程图（见图3-24），编写的MATLAB程序ex3_6.m如下。

运行结果显示

由此可见，双座调节阀的额定流量系数为C100=16、阀座直径为dg=32mm和公称直径为Dg=32mm。与例3-3结果一致。