밸브의 유동 저항 계수 및 압력 손실

밸브 저항과 압력 손실은 서로 다르지만 매우 밀접한 관련이 있으므로 그 관계를 이해하려면 먼저 저항 계수와 압력 손실 계수를 이해해야 합니다. 유동 저항 계수는 다양한 유동 구조, 밸브 개방 및 매체 유량에 따라 달라지며 가변 값입니다. 일반적으로 말하면, 특정 개방도에서 밸브의 고정 구조는 고정된 유량 계수이며, 유량 계수에 따라 밸브 입구 및 출구 압력을 계산할 수 있으며, 이것이 압력 손실입니다.

유량계수(토출계수)는 밸브의 유량을 측정하는 중요한 지표입니다. 밸브를 통해 단위 압력당 유체가 손실될 때의 유량을 나타냅니다. 값이 높을수록 유체가 밸브를 통과할 때의 압력 손실이 작아집니다. 대부분의 밸브 제조업체는 설계 및 사용을 위한 제품 사양에 다양한 압력 등급, 유형 및 공칭 크기 밸브의 유량 계수 값을 포함합니다. 유량계수의 값은 밸브의 크기, 형태, 구조에 따라 달라집니다. 또한 밸브의 유량계수는 밸브 개방도에 영향을 받습니다. 다양한 단위에 따르면 유량 계수에는 여러 가지 코드와 정량적 값이 있으며 그 중 가장 일반적인 것은 다음과 같습니다.

• 유량 계수 Cv: 물이 15.6°C(60°F)에서 밸브를 통해 흐를 때 1psi 압력 강하에서의 유량입니다.
• 유량계수 Kv : 5 ℃ ~ 40 ℃ 사이의 물 흐름이 밸브를 통해 1bar의 압력 강하를 발생시킬 때의 체적 유량입니다.

Cv=1.167Kv

각 밸브의 Cv 값은 고체 흐름의 단면에 따라 결정됩니다.

밸브 저항 계수는 밸브 유체 저항 손실을 통한 유체를 말하며 이는 밸브 전후의 압력 강하(차압 △P)로 표시됩니다. 밸브 저항 계수는 밸브의 크기, 캐비티의 구조 및 모양에 따라 달라지며 디스크, 시트 구조에 따라 더 많이 달라집니다. 밸브 본체 챔버의 각 요소는 저항을 생성하는 구성 요소(유체 회전, 팽창, 수축, 복귀 등) 시스템으로 간주될 수 있습니다. 따라서 밸브의 압력 손실은 밸브 구성 요소의 압력 손실의 합과 거의 같습니다. 일반적으로 다음과 같은 상황에서는 밸브 저항 계수가 증가할 수 있습니다.

• 밸브 포트가 갑자기 확대되었습니다. 포트가 갑자기 커지면 와전류 형성, 유체의 교반 및 가열 등으로 인해 유체 부분의 속도가 소모됩니다.
• 밸브 포트의 점진적 확장: 확장 각도가 40° 미만인 경우 점차 확장되는 원형 튜브의 저항 계수는 급격한 확장의 저항 계수보다 작지만 확장 각도가 50°를 초과하면 저항 계수 급격한 확장에 비해 15% ~ 20% 증가합니다.
• 밸브 포트가 갑자기 좁아집니다.
• 밸브 포트는 부드럽고 균일하게 회전하거나 코너 회전합니다.
• 밸브 포트의 대칭형 테이퍼형 연결입니다.

일반적으로 풀 보어 볼 밸브와 게이트 밸브는 회전 및 축소가 없기 때문에 유체 저항이 가장 적으며, 가장 우수한 유량을 제공하는 밸브 유형인 배관 시스템과 거의 동일합니다.