Коефициентът Kv – дефиниция, определяне и избор на вентили

Какво означава?
Коефициентът Kv при даден вентил е константа, която по опростен начин показва капацитета на вентила.

Kv-коефициентът се определя от производителя на вентила по експериментален начин.

Kv-коефициентът определя водния поток в m3 през вентила за един час при пад на налягането през вентила от 1 Bar.

За какво се използва?
Коефициентът Kv е точна и лесно приложима стойност, която се използва при изчисляване на загуби на налягане, оразмеряване и избор на вентили.

Как се изчислява?
Представете си, че ще оразмерявате мотор-вентил за стайна отоплителна система в топлофикационна мрежа (на схемата).

Изчисленият дебит Q е 1.8 l/sec = 6.5 m³/h.
А падът на налягането Δp за мотор-вентила е 50 kpa = 0.50 bar. С помощта на формулата:

може да си изчисли необходимата Kv-стойност.

От техническите спецификации ще видите, че може да се използва VM2 или VB2 с kvs = 10 m³/h.

Откъде?
Концепцията за Kv се родила в САЩ и била публикувана за първи път през ноември 1944 година. Независимо от това терминът Kv не се използва в САЩ, а на негово място се използва Cv. Cv означава  коефициент на дебита на вентила. На английски Cv днес най-често се споменава като Cv-коефициент или дебитен коефициент Cv.

И за да стане объркването пълно, съществуват не един, а два Cv-коефициента поради това, че американската и английската мерни системи не са съвсем идентични. Ако искате да избегнете всякакво недоразумение, а Вие трябва да се стремите към това в днешно време, когато дори и най-малката информация може да достигне до най-отдалечените кътчета на света, е необходимо да посочвате вида галон, който се използва като мерна единица:
Cv US показва водния поток в американски галони през вентила за една минута при пад на налягането през него от един фунт на квадратен инч.
Cv UK показва водния поток в британски галони през вентила за една минута при пад на налягането през него от един фунт на квадратен инч.

Един американски галон = 3.785 l, а един британски галон = 4.546 l. Останалите американски и британски мерни единици са еднакви. Един фунт на квадратен инч се изписва 1 lb/in² = 1 psi.

Определение на Kv-коефициента или Kv-стойността, както също се нарича, е дадено в стандарта VDI/VDE Насока No. 2173.

Опростена версия на определението е: Kvs-коефициентът на един вентил показва водния поток в m²/ч при пад на налягането през вентила от 1 kg/cm² , когато вентилът е напълно отворен.

Коефициентът kv показва пропускателната способност на същия вентил при пад на налягането през вентила различен от 1 kg/cm² ,  т.е. работният дебит на дадения контур. Обикновено падът на налягането се задава и е по-малък от 1 kg/cm². Най-добрата препоръчителна стойност е по-голямо и равно на 0,5 bar при регулиращи вентили.

В пълната дефиниция се посочва също, че работният флуид трябва да има относително тегло 1000 kg/m³ и кинематичен вискозитет 106 m²/s.
Където:
Q1 = дебит при Δp1 =1 bar;
Q2 = избран (разчетен) дебит при Δp2 = избран за конкретния първичен контур.
Водата използвана за отоплителни системи отговаря на тези условия с достатъчна точност. Това е причината да може да се направи ясно и просто следното обобщение с формули.

Малко теория
Концепцията за Kv се базира на закона на хидродинамиката, който казва, че падът на налягането (Δp) при даден вентил, както при всички случаи на съпротивление на потока, е пропорционален на квадрата на обема на потока (Q): Δp2 ~ пропорционално на Q2.

Ако вземем няколко конкретни примера, съотношението между тези две зависимости може да се запише по следния начин:
или
или

Тъй като определението на Kv гласи, че Kv-коефициентът показва капацитета през вентила при пад на налягането Δp = 1 Bar, можем да приемем, че Q2 = Kv и p2 = 1 bar. 100 kpa = bar.

тогава приема формата

Индексите 1 могат вече да бъдат изключени и ги премахваме.
се преобразува още веднъж и се получава крайната формула за Kv.


По практически причини ние представяме формулата в три различни варианта:



С помощта на една от тези три формули ние можем винаги лесно да определим една стойност, когато знаем другите две.

Често е от съществено значение да можем да преобразуваме Kv в Cv US или в Cv UK и обратно.

Коефициенти за преобразуване:
1 Kv = 1 Cv US • 0.86 и 1 Cv US = 1 Kv • 1.16
1 Kv = 1 Cv UK • 1.03 и 1 Cv UK = 1 Kv • 0.97