一、球阀通道截面直径的选择和球体直径的确定
1、球阀通道截面直径的选择
在设计计算球阀时，首先要确定球体的通道直径，以便作为其他部分计算的基础。球体通道的最小直径要符合相应标准的规定。设计国标球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB/T19672—2005《管线阀门一技术条件》或GB/T 20173—2006((石油、天然气工业一管线输送系统一管线阀门》标准规定。设计美标球阀时，全通径球阀的最小通径应符合APl6D一2008/ISO14313—2007《石油、天然气工业一管道输送系统管道阀门》标准规定。对缩径球标准规定，对于公称尺寸DN≤300mm(NPS 12 in)的阀门，阀门公称尺寸的孔径缩一个规格，按标准规定的内径，对于公称尺寸DN350mm(NPS 14 in)至DN600mm(NPS 24 in)的阀门，阀门公称尺寸的孔径缩两个规格，按标准规定的内径，对于公称尺寸DN>600mm(NPS 24 in)的阀门，和用户商定。对于没有标准规定的球阀，通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60％，设计成缩径形式，这样可以减小阀门的结构，减轻重量，减小阀座密封面上的作用力和启闭转矩。一般采用阀门公称尺寸DN与球体通道直径d之比等于0.78。此时，球阀的阻力不会过大。
2、球体半径的确定
设计球阀首先应根据球体通道直径和介质工作压力P来确定球体外圆半径R。如果按此式确定球体半径，则公称尺寸DN，和球体长度L相等，即DN=L。当球阀关闭时，A点实际上仍在密封环的边缘，而不能起到密封作用。因此L尺寸必须增大，而使L>DN，使A点移动到密封环的面上起到密封作用。所以，必须对上式进行修改。
球阀在达到密封时，所需的密封面宽度如图3所示。
首先依据密封圈材料的许用比压，按密封面必须比压的公式，初步算出密封圈的宽度：
若阀座密封圈的材料为聚四氟乙烯，则许用比压为[q]=17.5MPa；C为密封面材料有关的系数，对于聚四氟乙烯，C=1.8；K为给定密封面条件下，考虑介质，压力对比压值的影响系数，对于聚四氟乙烯，K=0.9。
把以上数值代入式1，经过运算，得：
上式中P为设计压力，通常取公称压力PN(MPa)。
对于阀座密封圈用金属圈加固时，许用挤压应力可适当加大。
所以不管球阀处于开启状态还是处于关闭状态，密封面与球体接触面的宽度，都不应小于bM。L应增加两倍密封面的投影宽度，球体半径也应增大如图4所示。
因为tga=bM/2a=1
所以2a=bM
因此球体的直径应增加bM
此值为达到密封时的球体最小直径。如球体强度需加大，可适当加大球体直径。
二、固定球球阀的设计与计算
根据GB/T 19672—2005、GB/T 20173—2006和美国石油学会标准APl6D — 2008、国际标准化组织标准ISO14313：2007标准规定，固定球球阀为双阀座阀门，对于双阀座阀门分：单向密封、双向密封、双阀座双向密封、双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封，双截断排放阀。如图5所示。
单向密封 — 设计在一个方向密封的阀门；
双向密封阀门 — 设计在两个方向都能密封的阀门；
双隔离 — 泄放阀DIB一1(双阀座双向密封) — 双阀座，每一个阀座均能达到双向密封；
双隔离 — 泄放阀DIB—2(双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封) — 双阀座，一个为单方向密封阀座，一个为两个方向都能密封的阀座；
双截断 — 泄放阀DBB — 在关闭位置时，具有双密封副的阀门，当两密封副问的体腔通大气或排空时，阀门体腔两端的介质流动应被切断。
标准还要求密封试验时，应为进口端阀座密封。
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