近幾十年來，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的加速，在不少領(lǐng)域中出現(xiàn)了氣液兩相流，如熱電、核電的氣化單元;天然氣、石油的開采、輸送;低沸點(diǎn)液體的輸送等等。兩相流的調(diào)節(jié)閥計(jì)算理論不同于單向流，原因是氣體和液體不能同時(shí)簡單地、確切地進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，并且經(jīng)驗(yàn)研究需要大量系數(shù)進(jìn)行許多試驗(yàn)。

1、調(diào)節(jié)閥口徑的計(jì)算

　　1.1 氣液混合物密度

　　將兩種介質(zhì)的密度和速度進(jìn)行平均參數(shù)計(jì)算之后，按照單相流的工況進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算出閥前兩種介質(zhì)混合之后的密度，在計(jì)算過程中，應(yīng)該考慮氣體膨脹，使用公式(1)計(jì)算。

　　公式(1)

　　式中：ωg———氣體質(zhì)量流量，kg/h;

　　ωl———液體質(zhì)量流量，kg/h;

　　ω———混合物的總質(zhì)量流量，kg/h;

　　ρg———閥前氣體密度，kg/m;

　　ρl———閥前液體密度，kg/m;

　　Y———氣體膨脹系數(shù)。

　　1.2 流量系數(shù)的計(jì)算

　　非阻塞流兩相流的流量系數(shù)可由公式(2)計(jì)算得出。

　　公式(2)

　　式中：Fp———管道幾何系數(shù)。

　　對于兩相流阻塞流，計(jì)算時(shí)采用純凈氣體和純凈液體極限壓降組合的辦法來近似。

　　當(dāng)壓降達(dá)到公式(3)給出的數(shù)值時(shí)，純凈氣體產(chǎn)生阻塞。

　　△p=P1×Fk×Xtp 公式(3)

　　相應(yīng)的，純凈液體的壓降由公式(4)得出。

　　公式(4)

　　式中：Flp———與組件和管路幾何系數(shù)相關(guān)的閥門壓力恢復(fù)系數(shù);

　　Ff———液體臨界壓力系數(shù);

　　Fk———比熱系數(shù);

　　Xlp———壓降比系數(shù);

　　P1———閥前壓力，Pa;

　　P2———閥后壓力，Pa。

　　當(dāng)所有的流體為液相時(shí)，且壓降達(dá)到公式(4)所給定的值時(shí)，開始阻塞，當(dāng)有少量氣體要加入流體時(shí)，阻塞流的壓降開始變化，但是非常接近公式(4)的數(shù)值。繼續(xù)增加氣體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)將進(jìn)一步改變引起阻塞流的極限壓差。當(dāng)所有的流體為氣相時(shí)，根據(jù)公式(2)給定的壓降產(chǎn)生阻塞。對決定理想的噴嘴的極限壓降，已完成了理論計(jì)算，用這個(gè)結(jié)論得出線性關(guān)系，即液相極限壓降和用氣體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)函數(shù)描述的氣相極限壓降的關(guān)系。對于阻塞的兩相流的壓降可由公式(5)求出：

　　公式(5)

　　當(dāng)實(shí)際壓降超過公式(5)時(shí)，兩相流被認(rèn)為是阻塞流，將公式(5)的壓降代入公式(2)可計(jì)算出CV，并最終確定閥門口徑。

2、調(diào)節(jié)閥的精度

　　由于氣液兩相流的自然特性，用單一的公式不可能適當(dāng)?shù)孛枋隽黧w的各種可能變化形式，上述計(jì)算方法的條件為：假定氣體和液體的速度是相同，且它們是完全相互混合的，這是個(gè)相當(dāng)普遍的流體形式，所以這種計(jì)算方法也能用于許多兩相流。但如果流體偏離上述形式，則計(jì)算精度會降低。

　　此外，質(zhì)量比對口徑計(jì)算精度的影響，在蒸汽質(zhì)量比較小時(shí)特別明顯。例如，當(dāng)飽和的蒸汽和水的混合物，質(zhì)量比從1%變化到2%時(shí)，引起73%的比熱容變化，這意味著所需的流量系數(shù)增加30%。另一方面，如果流量質(zhì)量比從98%變化至99%，混合物的比熱容變化1%，如果不確切知道單組分兩相流的質(zhì)量比，可以將整個(gè)質(zhì)量流量假定為蒸汽流量來計(jì)算，這在所有情況下對保證閥的流量系數(shù)都是合適的。

3、調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)

　　由于氣液兩相流的特殊性，極大的可能會出現(xiàn)氣泡聯(lián)合狀，這樣對閥的損壞是非常大的，最好的辦法就是選擇采用合適的幾何形狀和閥門材料來避免或盡量減小破壞，如閥座表面，選擇盡可能硬的材料。通常來說，材料越硬，閥所能抵抗這種破壞的時(shí)間越久。

4、結(jié)束語

　　氣液兩相流工況下調(diào)節(jié)閥的選型計(jì)算是技術(shù)性很強(qiáng)的工作，要想使調(diào)節(jié)閥選型的結(jié)果符合現(xiàn)場的實(shí)際需要，必須做許多深入細(xì)致的工作。特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是：調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)選型不僅是自動化儀表專業(yè)的事，設(shè)計(jì)選型是否合理與工藝專業(yè)關(guān)系極大。因此設(shè)計(jì)選型時(shí)，要主動積極地取得工藝專業(yè)的配合，這樣才能有更好的設(shè)計(jì)。