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常见的流量控制阀有气动薄膜式单座Globe调节阀，流量调节阀选型时其流量（Cv或Kv）和开度都要恰到好处，大了或小了都不好，因此Cv或Kv计算是控制阀选型最为关键的一步。

1 Cv 的定义

阀门流量系数（Cv）是指液体或气体流过阀门的能力。 

流量系数Cv的定义：在60°F温度下，阀门压降为1 psi 时，每分钟流过阀门的水的体积（加仑）。

2 Cv Kv 理论计算公式

Cv 和 Kv 只是单位不同，Cv 用的英制单位，Kv 用的国际单位制，Cv 理论计算公式如下图所示：

图 1 阀门 Cv 计算公式

通过 Cv 计算公式可知，计算 Cv 需要知道阀前后压力差（阀前压力 P1 - 阀后压力 P2），阀门厂家选型时需要知道这两个参数，但我个人认为这两个参数不是很容易给定。

图 2 阀门 Cv 测试管道流程图

3 安装条件下的Cv计算公式

上面的 Cv 计算公式是理论计算公式，实际计算时还需要考虑其他影响因素，IEC 60534-2-1 / ISA S75 给出了安装条件下的 C v计算公式，安装条件下的 Cv 计算公式增加了多个修正参数，使计算结果更符合实际情况。有关安装条件下 Cv 计算公式详见：ANSI/ISA-75.01.01-2012 Industrial- Process Control Valves - Part 2-1: Flow capacity - Sizing equations for fluid flow under installed conditions。

3.1 上游压力P1和下游压力P2 取压点距离要求

上游压力P1取压点距离要求 2 倍管道公称直径，下游压力取压点距离要求 6 倍管道公称直径，详见下图所示：

图 3 上下游压力取压点距离要求 

3.2 安装条件下 Cv 计算公式

可压缩流体和不可压缩流体的 Cv 计算公式略有差别，通常情况下大多数流体都属于不可压缩流体，而且大多处于湍流状态，Cv 计算公式引入了N₁（单位制不同）和F_p（阀门缩径的影响）在上述条件下的Cv 计算公式（来自ANSI/ISA-75.01 .01 -201 2 (60534-2-1 MOD)）如下：

图 4 不可压缩流体Cv计算公式

4 阀门额定 Cv

根据工艺条件及设计参数计算出Cv值后，然后找控制阀产品规格书，查找阀门厂家给的阀门额定Cv值，阀门额定Cv一定要大于计算Cv。

表 1 某品牌控制阀额定 Cv 值表

5 控制阀选型案例

现有原油蒸馏塔顶冷凝器的冷却水供水管线进行调节阀选型，已知工艺条件如下：

第 1 步：确认阀前后压差 ΔP

ΔP = 入口压力 P1 − 出口压力 P2 = 75 − 60 = 15 psi

这是正常流量下调节阀两端可利用的压差。这是系统的压差ΔP，不是调节阀自身的压差ΔP。

第 2 步：计算正常流量下所需 Cv 值

Cv = Q × √(SG / ΔP) Cv = 150 × √(1.00 / 15) Cv = 150 × √(0.0667) Cv = 150 × 0.258 Cv (normal) = 38.7

第 3 步：计算最大流量下所需 Cv 值

Cv = 200 × √(1.00 / 15) Cv = 200 × 0.258 Cv (maximum) = 51.6

第 4 步：选定阀门

查阅常规单座截止阀厂家样本，一台 3 英寸截止阀全开时样本额定 Cv 为 73。据此得到：

- 正常流量（所需 Cv=38.7）：阀门开度约 58%

- 最大流量（所需 Cv=51.6）：阀门开度约 72%

两个工作点都落在推荐的 60%～80% 开度区间内，这是一次选型合理的调节阀设计。

6 控制阀在线选型计算表

控制阀在线选型计算表：https://www.multicalci.com/control-valve-sizing

下面是液态丙烷控制阀选型计算，管道设计流量45 m³/h，控制阀前压力 P1=10 bar，阀后压力 P2=9.5 bar，经计算后 Cv=54.2，然后查阀门厂家的额定Cv值及开度，使 Cv 值 54.2 对应的开度在60%~80%内最好。

参考文献：

1. Control Valve Sizing Calculator: Complete ISA S75.01 Cv Calculation Guide for Instrumentation Engineers
2. What is Valve Flow Coefficient (Cv)?
   
3. Control Valve Sizing Calculation: Cv Formula Explained with a Full Worked Example
   
4. Valve Sizing Calculations(Traditional Method)