Čo je koeficient prietoku
Súčiniteľ prietoku, známy ako Cv (norma USA/EÚ), Kv (medzinárodná norma) alebo hodnota C, je kritický technický parameter definujúci prietokovú kapacitu priemyselných ventilov, ako sú regulačné ventily a regulátory.
Definovanie hodnoty CV
Koeficient prietoku ventilu predstavuje koeficient prietoku, ktorý udáva schopnosť ventilu prepúšťať kvapalinu za špecifických podmienok. Kvantifikuje objemový prietok kvapaliny alebo plynu cez ventil pri danom poklese tlaku. Vyššie hodnoty Cv naznačujú väčšiu prietokovú kapacitu.
Čo je CV (hodnota kapacity)
Hodnota prietoku (Cv) ventilu meria prietokovú kapacitu a vypočítava sa za štandardizovaných testovacích podmienok:
• Ventil úplne otvorený
• Pokles tlaku (ΔP) 1 psi na ventile
• Kvapalina: Voda s teplotou 15,5 °C
• Prietok: americké galóny za minútu (GPM)
Otvorenie ventilu vs. hodnota Cv
Cv/Kv a otvorenie ventilu (%) sú odlišné pojmy:
• Definícia Kv (čínsky štandard):Prietok v m³/h pri ΔP = 100 kPa, hustote kvapaliny = 1 g/cm³ (voda pri izbovej teplote).
*Príklad:Kv=50 znamená prietok 50 m³/h pri 100 kPa ΔP.*
• Percento otvorenia:Poloha kužeľky/kotúča ventilu (0 % = zatvorené, 100 % = úplne otvorené).
Výpočet životopisu a kľúčových aplikácií
Cv je ovplyvnený konštrukciou ventilu, veľkosťou, materiálom, režimom prúdenia a vlastnosťami kvapaliny (teplota, tlak, viskozita).
Základný vzorec je:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
Kde:
• Otázka= Objemový prietok
•ΔP= Tlakový rozdiel
•ρ= Hustota kvapaliny
Prevod: Cv = 1,167 kV
Úloha pri výbere a návrhu ventilov
Cv priamo ovplyvňuje účinnosť systému riadenia kvapalín:
•Určuje optimálnu veľkosť a typ ventilu pre cieľové prietoky
•Zaisťuje stabilitu systému (napr. zabraňuje cyklovaniu čerpadiel v zásobovaní vodou v budove)
•Kritické pre optimalizáciu energie
Zmeny CV medzi typmi ventilov
Prietok sa líši v závislosti od konštrukcie ventilu (údaje pochádzajú zNormy ASME/API/ISO):
| Typ ventilu | Kľúčové charakteristiky | Príklad životopisu (štandard FCI) |
|---|---|---|
Šoupátkový ventil | Stredný Cv (DN100 ≈ 400); slabá regulácia; vyhnúť sa otvoreniu <30 % (riziko turbulencie podľa ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Guľový ventil | Vysoký Cv (1,8× uzatváracie ventily); lineárna regulácia prietoku; pre potrubia sa odporúča API 6D | DN80 V-guľa: ≈375 |
motýľový ventil | Nákladovo efektívne pre veľké rozmery; presnosť ±5 % (trojitý ofset); obmedzený prietokový zisk >70 % otvorený | DN150 Doštička: ~2000 |
Guľový ventil | Vysoký odpor (Cv ≈ 1/3 guľových ventilov); presné ovládanie (medicínske/laboratórne použitie) | DN50: ~40 |
Parametre jadrového prúdenia a ovplyvňujúce faktory
Výkon ventilu je definovaný tromi parametrami (podľa Fluid Controls Institute):
1. Hodnota životopisu:Prietok GPM pri tlaku 1 psi ΔP (napr. guľový ventil DN50 ≈ 210 oproti uzatváraciemu posúvaču ≈ 120).
2. Súčiniteľ odporu prúdenia (ξ):
•Škrtiaca klapka: ξ = 0,2–0,6
•Guľový ventil: ξ = 3–5
Pokyny pre výber a kritické aspekty
Korekcia viskozity:
Použite multiplikátory na Cv (napr. ropa: 0,7 – 0,9 podľa normy ISO 5208).
Inteligentné ventily:
Optimalizácia Cv v reálnom čase (napr. pozicionér Emerson DVC6200).
Systémy na testovanie koeficientu prietoku
Testovanie vyžaduje kontrolované podmienky kvôli citlivosti merania:
•Nastavenie (podľa obr. 1):
Prietokomer, teplomer, škrtiace ventily, testovací ventil, manometer ΔP.
1. Prietokomer 2. Teplomer 3. Predný škrtiaci ventil 4 a 7. Otvory na meranie tlaku 5. Skúšobný ventil 6. Zariadenie na meranie tlakového rozdielu 8. Zadný škrtiaci ventil
4. Vzdialenosť medzi tlakovým odberným otvorom a ventilom je dvojnásobok priemeru potrubia.
7. Vzdialenosť medzi tlakovým odberným otvorom a ventilom je 6-násobok priemeru potrubia.
•Kľúčové ovládacie prvky:
- Predný ventil reguluje vstupný tlak.
- Výstupný ventil udržiava stabilný tlak (nominálna veľkosť > testovací ventil, aby sa zabezpečilo škrtenie prietoku)intestovací ventil).
•Normy:
JB/T 5296-91 (Čína) v porovnaní s BS EN1267-1999 (EÚ).
•Kritické faktory:
Umiestnenie odbočiek, konfigurácia potrubia, Reynoldsovo číslo (kvapaliny), Machovo číslo (plyny).
Obmedzenia testovania a riešenia:
•Skúšobné ventily súčasných systémov ≤DN600.
•Väčšie ventily:Použite testovanie prúdenia vzduchu (tu nie je podrobne uvedené).
Vplyv Reynoldsovho čísla: Experimentálne údaje potvrdzujú, že Reynoldsovo číslo významne ovplyvňuje výsledky testov.
Kľúčové poznatky
•Cv/Kv definuje prietok ventilu za štandardizovaných podmienok.
•Typ ventilu, veľkosť a vlastnosti kvapaliny majú zásadný vplyv na Cv.
•Testovanie vyžaduje prísne dodržiavanie protokolov (JB/T 5296-91/BS EN1267) pre presnosť.
•Korekcie sa vzťahujú na viskozitu, teplotu a tlak.
(Všetky údaje pochádzajú z noriem ASME/API/ISO a z bielych kníh výrobcov ventilov.)
Čas uverejnenia: 06.01.2025