Hệ số dòng chảy là gì?
Hệ số lưu lượng, được gọi là Cv (tiêu chuẩn Mỹ/EU), Kv (tiêu chuẩn quốc tế) hoặc giá trị C, là một thông số kỹ thuật quan trọng xác định khả năng lưu lượng của các van công nghiệp như van điều khiển và van điều áp.
Xác định giá trị CV
Hệ số Cv của van thể hiện hệ số lưu lượng, cho biết khả năng dẫn chất lỏng của van trong các điều kiện cụ thể. Nó định lượng tốc độ lưu lượng thể tích của chất lỏng hoặc khí đi qua van ở một mức giảm áp suất nhất định. Giá trị Cv càng cao thì khả năng lưu lượng càng lớn.
Cv (Giá trị dung lượng) là gì?
Van Cv (Giá trị công suất) đo lường khả năng lưu lượng và được tính toán trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn:
• Van mở hoàn toàn
• Độ giảm áp suất (ΔP) là 1 psi qua van
• Chất lỏng: Nước ở 60°F (15,5°C)
• Lưu lượng: gallon Mỹ mỗi phút (GPM)
Độ mở van so với giá trị Cv
Cv/Kv và độ mở van (%) là hai khái niệm khác nhau:
• Định nghĩa Kv (Tiêu chuẩn Trung Quốc):Lưu lượng dòng chảy tính bằng m³/h khi ΔP = 100 kPa, mật độ chất lỏng = 1 g/cm³ (nước ở nhiệt độ phòng).
*Ví dụ:Kv=50 có nghĩa là lưu lượng 50 m³/h ở ΔP 100 kPa.*
• Tỷ lệ mở cửa:Vị trí của nút/đĩa van (0% = đóng, 100% = mở hoàn toàn).
Tính toán hệ số biến thiên (CV) và các ứng dụng chính
Hệ số Cv bị ảnh hưởng bởi thiết kế van, kích thước, vật liệu, chế độ dòng chảy và các đặc tính của chất lỏng (nhiệt độ, áp suất, độ nhớt).
Công thức cốt lõi là:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
Ở đâu:
• Q= Lưu lượng thể tích
•ΔP= Chênh lệch áp suất
•ρ= Mật độ chất lỏng
Quy đổi: Cv = 1,167 Kv
Vai trò trong việc lựa chọn và thiết kế van.
Cv tác động trực tiếp đến hiệu quả của hệ thống điều khiển chất lỏng:
•Xác định kích thước và loại van tối ưu cho lưu lượng mục tiêu.
•Đảm bảo tính ổn định của hệ thống (ví dụ: ngăn ngừa tình trạng bơm hoạt động liên tục trong hệ thống cấp nước tòa nhà).
•Quan trọng đối với việc tối ưu hóa năng lượng
Sự khác biệt về hệ số Cv giữa các loại van
Lưu lượng dòng chảy khác nhau tùy thuộc vào thiết kế van (dữ liệu được lấy từ...).Tiêu chuẩn ASME/API/ISO):
| Loại van | Đặc điểm chính | Ví dụ CV (Tiêu chuẩn FCI) |
|---|---|---|
Van cổng | Hệ số Cv trung bình (DN100 ≈ 400); khả năng điều tiết kém; tránh mở van dưới 30% (nguy cơ nhiễu loạn theo tiêu chuẩn ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Van bi | Hệ số Cv cao (1,8 lần so với van cổng); điều khiển lưu lượng tuyến tính; đạt tiêu chuẩn API 6D cho đường ống. | Đầu nối chữ V DN80: ≈375 |
Van bướm | Hiệu quả về chi phí cho kích thước lớn; độ chính xác ±5% (ba độ lệch); lưu lượng tăng hạn chế >70% khi mở | Tấm wafer DN150: ~2000 |
Van cầu | Khả năng chịu tải cao (Cv ≈ 1/3 so với van bi); điều khiển chính xác (sử dụng trong y tế/phòng thí nghiệm) | DN50: ~40 |
Các thông số dòng chảy cốt lõi và các yếu tố ảnh hưởng
Hiệu suất của van được xác định bởi ba thông số (theo Viện Kiểm soát Chất lỏng):
1. Giá trị Cv:Lưu lượng GPM ở ΔP 1 psi (ví dụ: van bi DN50 ≈ 210 so với van cổng ≈ 120).
2. Hệ số cản dòng chảy (ξ):
•Van bướm: ξ = 0,2–0,6
•Van cầu: ξ = 3–5
Nguyên tắc lựa chọn và những cân nhắc quan trọng
Hiệu chỉnh độ nhớt:
Áp dụng hệ số nhân cho Cv (ví dụ: dầu thô: 0,7–0,9 theo tiêu chuẩn ISO 5208).
Van thông minh:
Tối ưu hóa Cv theo thời gian thực (ví dụ: bộ định vị Emerson DVC6200).
Hệ thống kiểm tra hệ số lưu lượng
Việc thử nghiệm đòi hỏi điều kiện được kiểm soát do độ nhạy của phép đo:
•Thiết lập (Theo Hình 1):
Lưu lượng kế, nhiệt kế, van tiết lưu, van thử nghiệm, đồng hồ đo chênh lệch áp suất.
1. Lưu lượng kế 2. Nhiệt kế 3. Van tiết lưu thượng nguồn 4 và 7. Lỗ lấy mẫu áp suất 5. Van thử nghiệm 6. Thiết bị đo chênh lệch áp suất 8. Van tiết lưu hạ nguồn
4. Khoảng cách giữa lỗ lấy mẫu áp suất và van gấp 2 lần đường kính ống.
7. Khoảng cách giữa lỗ lấy mẫu áp suất và van gấp 6 lần đường kính ống.
•Các nút điều khiển chính:
- Van phía thượng nguồn điều chỉnh áp suất đầu vào.
- Van hạ lưu duy trì áp suất ổn định (kích thước danh nghĩa > van thử nghiệm để đảm bảo dòng chảy bị nghẽn xảy ra).invan thử nghiệm).
•Tiêu chuẩn:
JB/T 5296-91 (Trung Quốc) so với BS EN1267-1999 (EU).
•Các yếu tố quan trọng:
Vị trí vòi lấy mẫu, cấu hình đường ống, số Reynolds (chất lỏng), số Mach (chất khí).
Hạn chế và giải pháp khi kiểm thử:
•Các hệ thống hiện tại kiểm tra van có kích thước ≤DN600.
•Van lớn hơn:Sử dụng phương pháp kiểm tra lưu lượng khí (không được trình bày chi tiết ở đây).
Ảnh hưởng của số Reynolds: Dữ liệu thực nghiệm xác nhận số Reynolds ảnh hưởng đáng kể đến kết quả thử nghiệm.
Những điểm chính cần ghi nhớ
•Cv/Kv xác định khả năng lưu lượng của van trong điều kiện tiêu chuẩn.
•Loại van, kích thước và đặc tính chất lỏng ảnh hưởng rất lớn đến hệ số Cv.
•Việc thử nghiệm đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình (JB/T 5296-91/BS EN1267) để đảm bảo độ chính xác.
•Cần hiệu chỉnh các thông số về độ nhớt, nhiệt độ và áp suất.
(Tất cả dữ liệu được lấy từ các tiêu chuẩn ASME/API/ISO và các tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất van.)
Thời gian đăng bài: 06/01/2025