Què és el coeficient de flux
El coeficient de cabal, conegut com a Cv (estàndard dels EUA/UE), Kv (estàndard internacional) o valor C, és un paràmetre tècnic crític que defineix la capacitat de cabal de les vàlvules industrials com les vàlvules de control i els reguladors.
Definició del valor del CV
El Cv de la vàlvula representa el coeficient de cabal que indica la capacitat d'una vàlvula per fer passar fluid en condicions específiques. Quantifica el cabal volumètric de líquid o gas a través d'una vàlvula a una caiguda de pressió determinada. Valors de Cv més alts indiquen una major capacitat de cabal.
Què és el CV (valor de capacitat)?
El CV (valor de capacitat) de la vàlvula mesura la capacitat de cabal i es calcula en condicions de prova estandarditzades:
• Vàlvula completament oberta
• Caiguda de pressió (ΔP) d'1 psi a través de la vàlvula
• Fluid: Aigua a 15,5 °C
• Cabal: galons americans per minut (GPM)
Obertura de la vàlvula vs. valor Cv
Cv/Kv i obertura de la vàlvula (%) són conceptes diferents:
• Definició de Kv (estàndard xinès):Cabal en m³/h quan ΔP = 100 kPa, densitat del fluid = 1 g/cm³ (aigua a temperatura ambient).
*Exemple:Kv=50 significa un cabal de 50 m³/h a 100 kPa ΔP.*
• Percentatge d'obertura:Posició del tap/disc de la vàlvula (0% = tancat, 100% = completament obert).
Càlcul del CV i aplicacions clau
El CV està influenciat pel disseny de la vàlvula, la mida, el material, el règim de flux i les propietats del fluid (temperatura, pressió, viscositat).
La fórmula bàsica és:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
On:
• Q= Cabal volumètric
•ΔP= Diferencial de pressió
•ρ= Densitat del fluid
Conversió: Cv = 1,167 Kv
Paper en la selecció i el disseny de vàlvules
El CV afecta directament l'eficiència del sistema de control de fluids:
•Determina la mida i el tipus de vàlvula òptims per als cabals objectiu
•Garanteix l'estabilitat del sistema (per exemple, evita el cicle de bombament en el subministrament d'aigua de l'edifici)
•Crític per a l'optimització energètica
Variacions de CV entre els tipus de vàlvules
La capacitat de cabal varia segons el disseny de la vàlvula (dades obtingudes deNormes ASME/API/ISO):
| Tipus de vàlvula | Característiques clau | Exemple de CV (estàndard FCI) |
|---|---|---|
Vàlvula de comporta | Cv mitjà (DN100 ≈ 400); regulació deficient; evitar una obertura <30% (risc de turbulència segons ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Vàlvula de bola | Alt CV (vàlvules de comporta d'1,8 ×); control de cabal lineal; API 6D recomanat per a canonades | Bola en V DN80: ≈375 |
Vàlvula de papallona | Rentable per a grans mides; precisió de ±5% (triple desplaçament); guany de cabal limitat >70% obert | DN150 Oblia: ~2000 |
Vàlvula de globus | Alta resistència (Cv ≈ 1/3 de les vàlvules de bola); control precís (ús mèdic/de laboratori) | DN50: ~40 |
Paràmetres de flux central i factors d'influència
El rendiment de la vàlvula es defineix mitjançant tres paràmetres (segons el Fluid Controls Institute):
1. Valor del CV:Cabal de GPM a 1 psi ΔP (per exemple, vàlvula de bola DN50 ≈ 210 vs. vàlvula de comporta ≈ 120).
2. Coeficient de resistència al flux (ξ):
•Vàlvula de papallona: ξ = 0,2–0,6
•Vàlvula de globus: ξ = 3–5
Pautes de selecció i consideracions crítiques
Correcció de viscositat:
Aplicar multiplicadors al Cv (per exemple, petroli cru: 0,7–0,9 segons la ISO 5208).
Vàlvules intel·ligents:
Optimització de CV en temps real (per exemple, posicionador Emerson DVC6200).
Sistemes de prova de coeficient de flux
Les proves requereixen condicions controlades a causa de la sensibilitat de la mesura:
•Configuració (segons la figura 1):
Cabalímetre, termòmetre, vàlvules d'estrangulació, vàlvula de prova, manòmetre ΔP.
1. Cabalímetre 2. Termòmetre 3. Vàlvula d'estrangulació aigües amunt 4 i 7. Forats de presa de pressió 5. Vàlvula de prova 6. Dispositiu de mesura de la pressió diferencial 8. Vàlvula d'estrangulació aigües avall
4. La distància entre el forat de presa de pressió i la vàlvula és 2 vegades el diàmetre de la canonada
7. La distància entre el forat de presa de pressió i la vàlvula és 6 vegades el diàmetre de la canonada
•Controls clau:
- La vàlvula aigües amunt regula la pressió d'entrada.
- La vàlvula de corrent avall manté una pressió estable (mida nominal > vàlvula de prova per assegurar-se que es produeix un flux obstruïtinvàlvula de prova).
•Estàndards:
JB/T 5296-91 (Xina) vs. BS EN1267-1999 (UE).
•Factors crítics:
Ubicació de la presa, configuració de les canonades, nombre de Reynolds (líquids), nombre de Mach (gasos).
Limitacions i solucions de les proves:
•Vàlvules de prova de sistemes actuals ≤DN600.
•Vàlvules més grans:Feu servir proves de flux d'aire (no detallades aquí).
Impacte del nombre de Reynolds: Les dades experimentals confirmen que el nombre de Reynolds afecta significativament els resultats de les proves.
Conclusions clau
•Cv/Kv defineix la capacitat de flux de la vàlvula en condicions estandarditzades.
•El tipus de vàlvula, la mida i les propietats del fluid tenen un impacte crític en el CV.
•Les proves requereixen un compliment estricte dels protocols (JB/T 5296-91/BS EN1267) per garantir la precisió.
•S'apliquen correccions per a la viscositat, la temperatura i la pressió.
(Totes les dades provenen de les normes ASME/API/ISO i dels informes tècnics dels fabricants de vàlvules.)
Data de publicació: 06-01-2025