Co to jest współczynnik przepływu
Współczynnik przepływu, znany jako Cv (norma USA/UE), Kv (norma międzynarodowa) lub wartość C, to krytyczny parametr techniczny definiujący przepustowość zaworów przemysłowych, takich jak zawory regulacyjne i regulatory.
Definicja wartości Cv
Współczynnik Cv zaworu reprezentuje współczynnik przepływu wskazujący zdolność zaworu do przepuszczania cieczy w określonych warunkach. Określa on objętościowe natężenie przepływu cieczy lub gazu przez zawór przy danym spadku ciśnienia. Wyższe wartości Cv oznaczają większą przepustowość.
Co to jest Cv (wartość pojemności)
Wartość Cv (przepustowości) zaworu mierzy przepustowość i jest obliczana w standardowych warunkach testowych:
• Zawór całkowicie otwarty
• Spadek ciśnienia (ΔP) wynoszący 1 psi na zaworze
• Płyn: Woda o temperaturze 60°F (15,5°C)
• Przepływ: galony amerykańskie na minutę (GPM)
Otwarcie zaworu a wartość CV
Cv/Kv i otwarcie zaworu (%) to odrębne pojęcia:
• Definicja Kv (norma chińska):Przepływ w m³/h dla ΔP = 100 kPa i gęstości płynu = 1 g/cm³ (woda w temperaturze pokojowej).
*Przykład:Kv=50 oznacza przepływ 50 m³/h przy 100 kPa ΔP.*
• Procent otwarcia:Pozycja grzybka/dysku zaworu (0% = zamknięty, 100% = całkowicie otwarty).
Obliczanie CV i kluczowych aplikacji
Na współczynnik Cv wpływają konstrukcja zaworu, jego rozmiar, materiał, warunki przepływu i właściwości płynu (temperatura, ciśnienie, lepkość).
Podstawowa formuła jest następująca:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
Gdzie:
• Q= Przepływ objętościowy
•ΔP= Różnica ciśnień
•ρ= Gęstość płynu
Konwersja: Cv = 1,167 Kv
Rola w wyborze i projektowaniu zaworów
Współczynnik CV ma bezpośredni wpływ na wydajność układu sterowania płynami:
•Określa optymalny rozmiar i typ zaworu dla docelowych przepływów
•Zapewnia stabilność systemu (np. zapobiega cyklom pomp w systemie zaopatrzenia budynku w wodę)
•Krytyczne dla optymalizacji energetycznej
Różnice w CV w zależności od typu zaworu
Przepustowość różni się w zależności od konstrukcji zaworu (dane pochodzą zNormy ASME/API/ISO):
| Typ zaworu | Kluczowe cechy | Przykładowe CV (standard FCI) |
|---|---|---|
Zawór zasuwowy | Średni współczynnik Cv (DN100 ≈ 400); słaba regulacja; unikać otwarcia <30% (ryzyko turbulencji zgodnie z normą ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Zawór kulowy | Wysoki współczynnik Cv (zawory zasuwowe 1,8×); liniowa kontrola przepływu; zalecane dla rurociągów API 6D | DN80 V-kula: ≈375 |
Zawór motylkowy | Ekonomiczne rozwiązanie dla dużych rozmiarów; precyzja ±5% (potrójne przesunięcie); ograniczony zysk przepływu >70% otwarcia | Wafel DN150: ~2000 |
Zawór kulowy | Wysoka rezystancja (Cv ≈ 1/3 zaworów kulowych); precyzyjna kontrola (zastosowanie medyczne/laboratoryjne) | DN50: ~40 |
Podstawowe parametry przepływu i czynniki wpływające
Wydajność zaworu definiowana jest przez trzy parametry (według Fluid Controls Institute):
1. Wartość CV:Przepływ GPM przy ciśnieniu 1 psi ΔP (np. zawór kulowy DN50 ≈ 210 w porównaniu z zaworem zasuwowym ≈ 120).
2. Współczynnik oporu przepływu (ξ):
•Zawór motylkowy: ξ = 0,2–0,6
•Zawór kulowy: ξ = 3–5
Wytyczne dotyczące wyboru i krytyczne uwagi
Korekta lepkości:
Zastosuj mnożniki do Cv (np. ropa naftowa: 0,7–0,9 zgodnie z normą ISO 5208).
Inteligentne zawory:
Optymalizacja Cv w czasie rzeczywistym (np. pozycjoner Emerson DVC6200).
Systemy testowania współczynnika przepływu
Do przeprowadzenia testów wymagane są kontrolowane warunki ze względu na czułość pomiaru:
•Konfiguracja (zgodnie z rys. 1):
Przepływomierz, termometr, zawory dławiące, zawór testowy, wskaźnik ΔP.
1. Przepływomierz 2. Termometr 3. Zawór dławiący przed zaworem 4 i 7. Otwory do pomiaru ciśnienia 5. Zawór testowy 6. Urządzenie do pomiaru różnicy ciśnień 8. Zawór dławiący za zaworem
4. Odległość między otworem ciśnieniowym a zaworem wynosi 2 razy średnicę rury
7. Odległość między otworem ciśnieniowym a zaworem wynosi 6-krotność średnicy rury
•Główne elementy sterujące:
- Zawór wlotowy reguluje ciśnienie wlotowe.
- Zawór wylotowy utrzymuje stabilne ciśnienie (rozmiar nominalny > zawór testowy, aby zapewnić przepływ dławiony)inzawór testowy).
•Normy:
JB/T 5296-91 (Chiny) a BS EN1267-1999 (UE).
•Czynniki krytyczne:
Lokalizacja kranu, konfiguracja rurociągu, liczba Reynoldsa (ciecze), liczba Macha (gazy).
Ograniczenia i rozwiązania testowania:
•Obecne systemy testują zawory ≤DN600.
•Większe zawory:Zastosuj test przepływu powietrza (nie jest on tutaj szczegółowo opisany).
Wpływ liczby Reynoldsa: Dane eksperymentalne potwierdzają, że liczba Reynoldsa ma istotny wpływ na wyniki testów.
Najważniejsze wnioski
•Cv/Kv definiuje przepustowość zaworu w standardowych warunkach.
•Typ zaworu, jego rozmiar i właściwości płynu mają decydujący wpływ na współczynnik Cv.
•Aby zapewnić dokładność testów, należy ściśle przestrzegać protokołów (JB/T 5296-91/BS EN1267).
•Zastosowano korekty uwzględniające lepkość, temperaturę i ciśnienie.
(Wszystkie dane pochodzą z norm ASME/API/ISO i dokumentów producentów zaworów.)
Czas publikacji: 06-01-2025