Coefficient de débit
Δ p,  , ρ | : Perte de charge, Débit volumétrique et Densité au point de fonctionnement du composant |
| Δ po, o, ρo | : Perte de charge, Débit volumétrique et Densité au point de référence du composant |
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] | ||
En tirant
de l´équation (1) on obtien la relation entre kv et cv (ρ/ρo=1):
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Équation (1) est dérivé de l´équation (2). Équation (2) 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
:
| K | : Coefficient de résistance (Coefficient de frottement) sans dimension du composant. Ici K = constante. |
| v | : Vitesse moyenne dans la section transversale caractéristique |
| A | : Section transversale caractéristique |
| d | : Diamètre intérieur de la section transversale caractéristique. Pour soupapes c´est - en règle générale - le diamètre nominal DN. |
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.
En tirant K de l´équation (3) 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:
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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:
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p1: Pression absolue a l´entrée pv: Tension de vapeur pc: Pression critique (Eau: pc=221,2 bar) |
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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 |