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Ventil-Dimensionierung — Kv / Cv (Flüssigkeiten)

Ventil-Dimensionierung — Kv / Cv (Flüssigkeiten)

Berechnet den Durchflusskoeffizienten Kv (m³/h bei 1 bar Δp) und Cv (US gpm bei 1 psi Δp) eines Regelventils anhand von Durchfluss, Druckverlust und spezifischem Gewicht. Nach IEC 60534 / ISA 75.

Kv (m³/h) (m³/h @ 1 bar)
Cv (USgpm) (USgpm @ 1 psi)
Formule
Kv-KOEFFIZIENT (SI-EINHEIT)

  Kv  =  Q × √(SG / ΔP)

  Variablen :
    Kv   Durchflusskoeffizient (m³/h bei ΔP = 1 bar, Wasser)
    Q    Volumenstrom (m³/h)
    ΔP   Druckverlust über das Ventil (bar)
    SG   relative Dichte — Wasser = 1, Öl ≈ 0,85, Sole > 1

  Begründung : Kv = 1 bedeutet, dass 1 m³/h Wasser (SG = 1) durch das
  voll geöffnete Ventil bei 1 bar Druckverlust strömt. Es ist der
  "hydraulische Steckbrief" des Ventils, vom Hersteller angegeben.


Cv-KOEFFIZIENT (US-EINHEIT)

  Cv  =  1,156 × Kv

  Variablen :
    Cv   Durchflusskoeffizient (US gpm bei ΔP = 1 psi, Wasser)

  Begründung : US-Äquivalent. Cv = US gal/min Wasser bei ΔP = 1 psi.
  Der Faktor 1,156 stammt aus der Umrechnung m³/h ↔ US gpm und
  bar ↔ psi. Gilt für inkompressible, nicht kavitierende Fluide ; für
  Gase und Dampf gelten zusätzliche Korrekturfaktoren.


INVERSER DURCHFLUSS AUS Kv

  Q  =  Kv × √(ΔP / SG)

  Begründung : Umkehrformel — nützlich zur Prüfung, ob ein gegebenes
  Ventil den gewünschten Durchfluss bei verfügbarem Druckverlust
  passieren lässt. Erlaubt auch die Berechnung des tatsächlichen
  Druckverlusts bei vorgegebenem Durchfluss.


DICHTEEFFEKT

  SG  >  1  →  gleicher Kv  →  weniger Durchfluss  (Sole, Glykol, Säuren)
  SG  =  1  →  Referenz Wasser
  SG  <  1  →  gleicher Kv  →  mehr Durchfluss     (Benzin, Alkohole, Leichtöle)

  Begründung : ein dichteres Fluid benötigt mehr Energie zum Durchgang
  durch das Ventil — daher weniger Durchfluss bei konstantem ΔP. Die
  Formel Q ∝ 1/√SG bildet dies ab. Stets die Betriebs-SG bei Prozess-
  temperatur angeben, nicht bei 15 °C — die Dichte ändert sich mit
  der Temperatur.

Reference: IEC 60534-2-1, ISA 75.01

Berechnet den für einen Ventil erforderlichen Durchflusskoeffizienten, um einen gegebenen Durchfluss bei einem festgelegten Druckverlust zu durchzulassen, für inkompressible Flüssigkeiten im turbulenten Strömungsregime.

Das spezifische Gewicht (SG) ist das Verhältnis der Fluiddichte zur Wasserdichte. Wasser = 1,0, gängige organische Lösungsmittel etwa 0,7-0,9, Solen / Natronlauge-Lösungen bis 1,4. Für Gase oder kompressible Strömungen verwenden Sie die Gas-Kv-Formel (andere Gleichung).