Coefficient de résistance K

Δ p	: Perte de charge du composant
K	: Coefficient de résistance (Coefficient de frottement) sans dimension du composant. Ici K = constante.
ρ	: Densité
v	: Vitesse moyenne dans la section transversale caractéristique
	: Débit volumétrique
A	: Section transversale caractéristique
d	: Diamètre intérieur de la section transversale caractéristique. Pour soupapes c´est - en règle générale - le diamètre nominal DN.

Équation (1) est un point de départ général utilisé pour la perte de charge dans les tuyaux et les éléments et raccords de montage par analogie avec l´équation de Darcy-Weisbach .

Le coefficient de résistance pour la plage des volumes considérés ici est supposé constant. Dans le cas d´un écoulement totalement turbulent dans l´élément de montage, cette hypothèse est correcte. Dans de nombreux autres cas, on peut tolérer l´ imprécision. Avec K=const. l´équation (1) peut être exprimée sous la forme:


Le fabricant de raccords Mason-Neilan (MA, USA) a introduit à la fin des années 40 le coefficient de débit cv. Dans les années 50, il a été présenté comme valeur kv (ou valeur kvs sur course nominale) dans le système métrique [Früh 1957]. Les coefficients de débit cv et kv déterminent le point de référence d´un raccord. Comme média de référence, on choisit l´eau [VDI/VDE 2173-2007 page 8].

kv	: o = kv [m³/h]	@   Δpo = 1 [bar]
cv,us	: o = cv,us [USgal/min]	@   Δpo = 1 [psi]		≡		o[m³/h] = 0.2271 cv,us [USgal/min]	@   Δpo = 0.0689 [bar]
cv,uk	: o = cv,uk [UKgal/min]	@   Δpo = 1 [psi]		≡		o[m³/h] = 0.2728 cv,uk [UKgal/min]	@   Δpo = 0.0689 [bar]

Avec l´équation (4) nous pouvons décrire la relation entre kv et cv: En tirant K de l´équation (1) et en posant A = π/4 d², on obtient avec équation (5) le rapport entre le coefficient de résistance K et le coefficient de débit kv:

Du fait de la baisse de la pression en aval de l´élément de montage, le débit a tendance à ne pas augmenter. Les baisses de pression de vapeur dans l´élément de montage conduisent à la cavitation. Cela ne fait que produire un bruit, en cas de cavitation maximale la limitation du débit. Selon [VDI/VDE 2173-2007 page 10] cela s´applique pour les vannes de régulation:

p1: Pression absolue a l´entrée pv: Tension de vapeur pc: Pression critique (Eau: pc=221,2 bar)

Robinet hémisphérique : FL= 0.5-0.7 Papillon (angle d´ouverture 60-70º) : FL= 0.55-0.75 Vanne de régulation silencieuse : FL= 0.88-0.98

Il est également possible d´obtenir des informations plus précises (notamment la zone non turbulente) dans [DIN EN 60534 2012].

Littérature

[DIN EN 60534 2012] DIN EN 60534-2-1: Stellventile für die Prozessregelung, Beuth-Verlag Berlin, Januar 2012

[Früh 1957] K.F.Früh: Berechnung des Durchflusses in Regelventilen mit Hilfe des kv-Koeffizienten, Regelungstechnik Heft 9; 5. Jahrgang 1957

[VDI/VDE 2173-2007] VDI/VDE 2173: Stömungstechnische Kenngrössen von Stellventilen und deren Bestimmung, Beuth-Verlag Berlin, September 2007