Що таке коефіцієнт потоку
Коефіцієнт потоку, відомий як Cv (стандарт США/ЄС), Kv (міжнародний стандарт) або C-значення, є критичним технічним параметром, що визначає пропускну здатність промислових клапанів, таких як регулювальні клапани та регулятори.
Визначення значення CV
Коефіцієнт витрати клапана (Cv) являє собою коефіцієнт потоку, який вказує на здатність клапана пропускати рідину за певних умов. Він кількісно визначає об'ємну швидкість потоку рідини або газу через клапан при заданому перепаді тиску. Вищі значення Cv вказують на більшу пропускну здатність.
Що таке Cv (значення ємності)
Значення пропускної здатності клапана (Cv) вимірює пропускну здатність і розраховується за стандартизованих умов випробування:
• Клапан повністю відкритий
• Падіння тиску (ΔP) 1 psi на клапані
• Рідина: вода з температурою 15,5°C (60°F)
• Швидкість потоку: галони США за хвилину (GPM)
Відкриття клапана в залежності від значення Cv
Cv/Kv та відкриття клапана (%) – це різні поняття:
• Визначення Kv (стандарт Китаю):Витрата в м³/год при ΔP = 100 кПа, густині рідини = 1 г/см³ (вода кімнатної температури).
*Приклад:Kv=50 означає витрату 50 м³/год при ΔP 100 кПа.*
• Відсоток відкриття:Положення плунжера/диска клапана (0% = закрито, 100% = повністю відкрито).
Розрахунок резюме та ключових заявок
На коефіцієнт міцності (Cv) впливають конструкція клапана, розмір, матеріал, режим потоку та властивості рідини (температура, тиск, в'язкість).
Основна формула:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
Де:
• Питання= Об'ємна витрата
•ΔP= Перепад тиску
•ρ= Густина рідини
Перетворення: Cv = 1,167 кВ
Роль у виборі та проектуванні клапанів
Коефіцієнт крутного моменту (Cv) безпосередньо впливає на ефективність системи керування рідиною:
•Визначає оптимальний розмір і тип клапана для цільових швидкостей потоку
•Забезпечує стабільність системи (наприклад, запобігає циклічному вмиканню насоса у водопостачанні будівлі)
•Критично важливо для оптимізації енергоспоживання
Варіації коефіцієнта прохідності (CV) для різних типів клапанів
Пропускна здатність залежить від конструкції клапана (дані взяті зСтандарти ASME/API/ISO):
| Тип клапана | Ключові характеристики | Приклад резюме (стандарт FCI) |
|---|---|---|
Засувний клапан | Середній Cv (DN100 ≈ 400); погане регулювання; уникайте відкриття <30% (ризик турбулентності згідно ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Кульовий клапан | Високий коефіцієнт вариативності (засувки 1,8×); лінійне регулювання потоку; для трубопроводів рекомендовано API 6D | DN80 V-куля: ≈375 |
Клапан-метелик | Економічно ефективний для великих розмірів; точність ±5% (потрійне зміщення); обмежений коефіцієнт посилення потоку >70% відкритого отвору | DN150 Вафель: ~2000 |
Кульовий клапан | Високий опір (Cv ≈ 1/3 від кульових кранів); точне керування (медичне/лабораторне використання) | DN50: ~40 |
Параметри основного потоку та фактори впливу
Продуктивність клапана визначається трьома параметрами (за даними Інституту контролю рідин):
1. Значення коефіцієнта варіації (CV):Потік GPM при 1 psi ΔP (наприклад, кульовий кран DN50 ≈ 210 проти засувки ≈ 120).
2. Коефіцієнт опору потоку (ξ):
•Заслінка-дросель: ξ = 0,2–0,6
•Кульовий клапан: ξ = 3–5
Керівні принципи вибору та критичні міркування
Корекція в'язкості:
Застосуйте множники до Cv (наприклад, сира нафта: 0,7–0,9 згідно з ISO 5208).
Розумні клапани:
Оптимізація Cv у режимі реального часу (наприклад, позиціонер Emerson DVC6200).
Системи випробування коефіцієнта потоку
Тестування вимагає контрольованих умов через чутливість вимірювання:
•Налаштування (згідно з рис. 1):
Витратомір, термометр, дросельні клапани, випробувальний клапан, манометр ΔP.
1. Витратомір 2. Термометр 3. Дросельний клапан вище за течією 4 та 7. Отвори для вимірювання тиску 5. Вимірювальний клапан 6. Пристрій для вимірювання різниці тисків 8. Дросельний клапан нижче за течією
4. Відстань між отвором для відбору тиску та клапаном має бути вдвічі більшою за діаметр труби.
7. Відстань між отвором для відбору тиску та клапаном дорівнює 6 діаметрам труби.
•Ключові елементи керування:
- Вхідний клапан регулює тиск на вході.
- Нижній клапан підтримує стабільний тиск (номінальний розмір > випробувальний клапан для забезпечення дросельного потоку)inвипробувальний клапан).
•Стандарти:
JB/T 5296-91 (Китай) порівняно з BS EN1267-1999 (ЄС).
•Критичні фактори:
Розташування крана, конфігурація трубопроводів, число Рейнольдса (рідини), число Маха (гази).
Обмеження та рішення тестування:
•Випробувальні клапани поточних систем ≤DN600.
•Більші клапани:Використовуйте випробування повітряного потоку (тут не детально описано).
Вплив числа Рейнольдса: Експериментальні дані підтверджують, що число Рейнольдса суттєво впливає на результати випробувань.
Ключові висновки
•Cv/Kv визначає пропускну здатність клапана за стандартизованих умов.
•Тип клапана, розмір та властивості рідини критично впливають на коефіцієнт прохідності (Cv).
•Тестування вимагає суворого дотримання протоколів (JB/T 5296-91/BS EN1267) для забезпечення точності.
•Поправки застосовуються для в'язкості, температури та тиску.
(Усі дані взяті зі стандартів ASME/API/ISO та офіційних документів виробників клапанів.)
Час публікації: 06 січня 2025 р.