Współczynnik oporu przepływu i strata ciśnienia dla zaworu

Opór zaworu i strata ciśnienia są różne, ale są ze sobą tak blisko powiązane, że aby zrozumieć ich związek, należy najpierw zrozumieć współczynnik oporu i współczynnik straty ciśnienia. Współczynnik oporu przepływu zależny od różnej struktury przepływu, otwarcia zaworu i natężenia przepływu medium, jest wartością zmienną. Ogólnie rzecz biorąc, stała konstrukcja zaworu przy pewnym stopniu otwarcia to stały współczynnik przepływu, ciśnienie na wlocie i wylocie zaworu można obliczyć na podstawie współczynnika przepływu, jest to strata ciśnienia.

Współczynnik przepływu (współczynnik tłoczenia) jest ważnym wskaźnikiem mierzącym przepustowość zaworu. Reprezentuje natężenie przepływu w przypadku utraty płynu na jednostkę ciśnienia przez zawór. Im wyższa wartość, tym mniejsza strata ciśnienia podczas przepływu cieczy przez zawór. Większość producentów zaworów uwzględnia wartości współczynników przepływu zaworów o różnych klasach ciśnienia, typach i średnicach nominalnych w swoich specyfikacjach produktów dotyczących projektowania i użytkowania. Wartość współczynnika przepływu zmienia się w zależności od wielkości, kształtu i konstrukcji zaworu. Ponadto na współczynnik przepływu zaworu wpływa również otwarcie zaworu. Według różnych jednostek współczynnik przepływu ma kilka różnych kodów i wartości ilościowych, wśród których najczęstsze to:

• Współczynnik przepływu Cv: Natężenie przepływu przy spadku ciśnienia o 1 psi, gdy woda przepływa przez zawór w temperaturze 15,6°C (60°f).
• Współczynnik przepływu Kv: Objętościowe natężenie przepływu, gdy przepływ wody w zakresie od 5 ℃ do 40 ℃ powoduje spadek ciśnienia na zaworze o 1 bar.

Cv=1,167Kv

Wartość Cv każdego zaworu jest określona przez przekrój przepływu stałego.

Współczynnik oporu zaworu odnosi się do utraty oporu płynu przez zawór, która jest wskazywana przez spadek ciśnienia (różnica ciśnień △P) przed i za zaworem. Współczynnik oporu zaworu zależy od wielkości zaworu, konstrukcji i kształtu wnęki, bardziej zależy od dysku, konstrukcji gniazda. Każdy element komory sterownika zaworu można uznać za układ elementów (obracanie się płynu, rozszerzanie, kurczenie się, powrót itp.), które generują opór. Zatem strata ciśnienia w zaworze jest w przybliżeniu równa sumie strat ciśnienia elementów zaworu. Ogólnie rzecz biorąc, w następujących okolicznościach można zwiększyć współczynnik oporu zaworu.

• Port zaworu zostaje nagle powiększony. Kiedy otwór zostaje nagle powiększony, prędkość części płynnej jest zużywana na powstawanie prądu wirowego, mieszanie i podgrzewanie płynu itp.;
• Stopniowe rozszerzanie otworu zaworu: Gdy kąt rozszerzania jest mniejszy niż 40 °, współczynnik oporu stopniowo rozszerzającej się okrągłej rury jest mniejszy niż w przypadku nagłego rozszerzania, ale gdy kąt rozszerzania jest większy niż 50 °, współczynnik oporu wzrasta o 15% ~ 20% w porównaniu z nagłą ekspansją.
• Port zaworu nagle się zwęża.
• Port zaworu gładki i równomierny obrót lub obrót w narożniku.
• Symetryczne stożkowe połączenie portu zaworu.

Ogólnie rzecz biorąc, pełnoprzelotowe zawory kulowe i zasuwy charakteryzują się najmniejszym oporem płynu ze względu na brak obrotu i redukcji, prawie tak samo jak system rurociągów, który jest typem zaworu zapewniającym największą przepustowość.