Coefficient de débit kv, cv   

Coefficient de débit kv, cv



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):

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:



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



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