Значение Cv клапана: как рассчитать и использовать коэффициент расхода

Значение Valve резюме и почему это важно

Значение Cv клапана это просто: Cv — коэффициент расхода, который показывает, какой поток может пропустить клапан при заданном перепаде давления. . На практике это позволяет перевести требуемый расход в размер клапана (или сравнить клапаны разных производителей на равной основе).

По соглашению, 1 Cv равен 1 галлону США в минуту (GPM) воды при температуре 60°F, протекающей через клапан с перепадом давления 1 фунт на квадратный дюйм. . Именно это «эталонное условие» является причиной того, что Cv так полезно: зная Cv, вы можете оценить расход для других жидкостей (с поправкой на удельный вес) и быстро сделать выбор при первом проходе.

Где резюме проявляется в реальной работе

• Подберите размер регулирующего клапана и проверьте, есть ли у вас достаточные полномочия (диапазонность и управляемость).
• Быстрое сравнение тримов клапанов, клапанов с уменьшенным проходом и полнопроходным клапаном, а также различных типов клапанов (проходной, шаровой, дроссельный).
• Диагностика систем с низкой производительностью (низкий расход из-за недостаточного Cv, чрезмерный шум из-за слишком большого перепада давления при малой настройке Cv).

Cv против КВ и интерпретация единиц измерения

Cv широко распространен в практике США; Kv широко распространен в метрической практике. Они описывают одну и ту же концепцию (пропускная способность в стандартизированных условиях), но используют разные единицы измерения.

Распространенной ошибкой является представление Cv как «фиксированной пропускной способности трубы». На самом деле Cv — это коэффициент, специфичный для клапана, измеренный в определенных условиях испытаний и он меняется в зависимости от положения клапана (особенно в регулирующих клапанах), а иногда и от выбора трима.

Как рассчитать Cv для жидкостей (на рабочем примере)

Для многих применений с жидкостями в режиме турбулентного потока практическое соотношение размеров выглядит следующим образом: Cv = вопрос/√(ΔP/СГ) где Q — расход в галлонах в минуту, ΔP - падение давления на клапане в фунтах на квадратный дюйм, и SG – удельный вес жидкости (по отношению к воде).

Пример: вычисление требуемого Cv для службы водоснабжения

Требование: 20 галлонов в минуту воды (SG ≈ 1.0 ) при имеющемся перепаде давления на клапане 4 фунта на квадратный дюйм .

Расчет: Cv = 20/√(4/1,0) = 20/2 = 10 . Клапан/трим с номинальным Cv значительно выше 10 в предполагаемом рабочем отверстии.

Пример: тот же расход, более тяжелая жидкость.

Если жидкость рассол с SG ≈ 1.2 и ΔP остается 4 фунта на квадратный дюйм , тогда: Cv = 20/√(4/1,2) ≈ 20/1,826 ≈ 10,95 . Для более тяжелых жидкостей обычно требуется немного более высокий Cv при тех же Q и ΔP.

• Если вы знаете давление только в кПа или барах, преобразуйте его в фунты на квадратный дюйм, прежде чем использовать уравнение Cv в единицах США.
• Для вязких жидкостей и ламинарных/переходных режимов могут потребоваться поправки; не полагайтесь на единую формулу турбулентного потока.

Использование Cv для газов и пара (что меняется)

Калибровка газа и пара более чувствительна, поскольку плотность изменяется в зависимости от давления и температуры, и зажатый (критический) поток может ограничить массовый расход, даже если вы увеличите падение давления на выходе. Хотя Cv все еще используется, уравнения включают: давление на входе, температура, молекулярная масса газа, коэффициент сжимаемости и степень сжатия .

Практическое руководство по обслуживанию газа/пара

• Рассматривайте Cv как отправную точку, но используйте признанный метод/инструмент для определения размеров, когда вероятны сжимаемость и засорение.
• Следите за риском шума и вибрации: высокое соотношение давления и высокая скорость из-за небольшого триммера Cv часто создают сильный аэродинамический шум.
• Для пара укажите перегрев, качество на входе и условия на выходе; избегайте предположения, что «пар при любых условиях ведет себя как газ».

Если ваше приложение — газ/пар и близкие к критическим соотношения правдоподобны, наиболее оправданным выводом будет следующий: не изменяйте размер исключительно с помощью ярлыка Cv в жидком стиле ; используйте программное обеспечение производителя для определения размеров или стандартный метод, соответствующий стилю и отделке вашего клапана.

Как применять Cv клапана при выборе клапана (практический рабочий процесс)

Как только вы поймете значение Cv клапана, это значение станет наиболее полезным, если вы привяжете его к эксплуатационным ограничениям: доступному ΔP, свойствам жидкости, управляемости и случаям минимального/максимального расхода.

Этапы выбора, которые предотвращают типичные ошибки определения размера

1. Определите рабочий диапазон: минимальный, нормальный и максимальный расход; давление выше/ниже по потоку; температура; SG жидкости (и вязкость, если применимо).
2. Распределите перепад давления: определите, какое ΔP реально доступно на клапане в каждом случае (а не только «расчетно»).
3. Рассчитайте требуемый Cv для каждого случая (жидкости) или используйте подходящий метод определения размера газа/пара; запишите требование Cv для наихудшего случая.
4. Выберите клапан/трим так, чтобы нормальный поток находился в контролируемом диапазоне открытия (часто в середине хода или в середине вращения, а не в почти полностью открытом положении).
5. Проверьте пределы: риск кавитации/вспышки (жидкости), засорения/шума (газы), усилие/крутящий момент привода и риск эрозии трима.

Практическое правило управляемости заключается в том, чтобы избегать выбора размера, при котором для нормальной работы требуется, чтобы клапан был почти широко открыт (осталось мало полномочий) или почти закрыто (плохое разрешение и чувствительность к стику). Точная цель зависит от типа клапана и характеристики трима, но принцип один и тот же.

Типичные диапазоны Cv и быстрые «проверки работоспособности»

Cv зависит от типа, размера, расположения отверстий и отделки клапана. Приведенные ниже диапазоны не заменяют данные поставщиков, но помогают на ранней стадии технико-экономического обоснования и выявления предложений, которые не соответствуют геометрии клапана.

Быстрые проверки, которые можно выполнить за считанные минуты

• Если рассчитанное вами требуемое Cv намного превышает то, что обычно поддерживает размер линии, предполагаемое доступное ΔP, вероятно, слишком низкое (или размер линии занижен).
• Если требуемое значение Cv незначительно по сравнению с номинальным значением Cv клапана, возможно, вы выбрали слишком большой размер клапана, что приводит к ухудшению управления при малых значениях открытия.
• Для жидкостей учитывайте кавитацию/вспышку: трим «высокого Cv» все равно может быть неправильным, если клапан должен поглощать большое ΔP в зоне, подверженной кавитации.

Распространенные заблуждения о значении клапана Cv

Недоразумение 1: «Cv — это пропускная способность трубы»

Cv относится к клапану, а не ко всей системе. Фактический расход системы также зависит от потерь в трубопроводах выше и ниже по потоку, фитингах, оборудовании, высоте и кривой насоса/вентилятора. Правильный Cv все равно не обеспечит расход, если система не может обеспечить предполагаемое ΔP.

Недоразумение 2: «Достаточно одного номера Cv»

Для двухпозиционных клапанов часто бывает достаточно одного номинального значения Cv для оценки падения давления. Что касается регулирующих клапанов, вы обычно заботитесь о Резюме против путешествия (как меняется производительность при открытии) и соответствует ли собственная характеристика (равнопроцентное, линейное, быстрое открытие) вашей цели управления.

Недоразумение 3: «Более высокий Cv всегда лучше»

Увеличение размера может ухудшить качество управления. Если нормальный поток наблюдается при очень маленьких отверстиях, клапан может быть чувствителен к залипанию, иметь плохое разрешение и усиливать вариабельность процесса. Лучшей целью является: размер для стабильного управления в нормальных условиях при сохранении максимального расхода .

Если вы используете общую жидкость (вода, гликоль, пар, воздух), целевой диапазон расхода и доступные давления на входе/выходе, вы можете вычислить оправданный требуемый диапазон Cv, а затем сузить его до соответствующего типа клапана и трима.