Перепад по Kv: как считать
Из определения Kv следуют две обратные формулы, которыми пользуются чаще, чем самим расчётом Kv: перепад на арматуре при известном расходе — Δp = (Q/Kv)²·ρ/1000 (бар), и расход при известном перепаде — Q = Kv·√(Δp·1000/ρ). Зависимость квадратичная: удвоение расхода через тот же клапан увеличивает перепад вчетверо, а клапан на ступень ряда меньше (в 1,6 раза по Kvs) — в 2,5 раза. Так считают потери на запорной арматуре в гидравлическом расчёте, проверяют, хватит ли напора насоса, и находят расход по показаниям манометров на балансировочном клапане.
Пример: 3,6 м³/ч воды. Через клапан Kvs 10 перепад 0,13 бар (13 кПа); через Kvs 4 — 0,81 бар (81 кПа) — уже ощутимая доля напора бытового насоса; через полнопроходной шаровой кран DN 32 с Kvs 120 — менее 0,1 кПа, поэтому запорную арматуру в расчёте потерь учитывают через ζ ≈ 0,1, а регулирующую — обязательно через Kv. Обратная задача: клапан Kvs 10 при перепаде 1 бар пропустит по определению 10 м³/ч, при 0,1 бар — в √10 = 3,16 раза меньше.
Для жидкостей плотнее или легче воды формула содержит ρ/1000: масло 850 кг/м³ при том же расходе даёт перепад на 15 % меньше, 40 % гликоль — на 3 % больше. Формула справедлива для турбулентного течения (Re > 10 000) и некавитирующего потока: при большом перепаде и горячей воде расход ограничивается кавитацией (см. страницу серии). Калькулятор считает перепад по Kv и расходу, расход по Kv и перепаду, строит таблицу для ряда Kvs и типовых расходов и переводит бары в кПа и метры водяного столба.
Перепад на клапане по Kvs при 1 и 3,6 м³/ч
Квадратичная зависимость: клапан на ступень ряда меньше (в 1,6 раза) — перепад в 2,5 раза больше.
Запорная арматура по DN: Kvs, ζ и скорость
Перепад на полнопроходном шаровом кране ничтожен — его учитывают через ζ ≈ 0,1.
Kv — объёмный расход воды с температурой от 5 до 30 °C в кубометрах в час, проходящий через арматуру при перепаде давления на ней 1 бар (100 кПа); Kvs — то же значение при номинальном, полностью открытом положении затвора. Cv определён аналогично для галлонов США в минуту и перепада 1 psi.— Определение пропускной способности (VDI/VDE 2173, ГОСТ 12893-2005)
Как считать и что проверить
- Δp = (Q/Kv)²·ρ/1000 бар: 3,6 м³/ч через Kvs 10 — 13 кПа, через Kvs 4 — 81 кПа; зависимость квадратичная.
- Q = Kv·√Δp для воды: Kvs 10 при 1 бар — 10 м³/ч, при 0,25 бар — вдвое меньше.
- Запорную арматуру (шаровые краны Kvs 100+) учитывайте через ζ ≈ 0,1, регулирующую — только через Kv.
- Формула для турбулентного течения без кавитации: при Δp близком к p1 − pv расход ограничен.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном калькуляторе Kv; расход и потери контура отопления — в гидравлике системы отопления, потери напора в трубах — в гидравлическом расчёте трубопровода.
- VDI/VDE 2173 «Strömungstechnische Kenngrößen von Stellventilen und deren Bestimmung» — определение Kv: расход воды 5–30 °C при перепаде 1 бар. VDI. 2007.
- IEC 60534-2-1:2011 (ГОСТ Р МЭК 60534-2-1) «Регулирующие клапаны для промышленных процессов. Пропускная способность. Уравнения расчёта расхода в условиях установки» — уравнения для жидкостей и сжимаемых сред, коэффициенты FL, xT, Y, FF. IEC / Росстандарт. 2011.
- ГОСТ Р 55508-2013 «Арматура трубопроводная. Методика экспериментального определения гидравлических и кавитационных характеристик» — Kv, коэффициент сопротивления ζ, кавитационные коэффициенты. Росстандарт. 2013.
- Идельчик И. Е. «Справочник по гидравлическим сопротивлениям» — коэффициент сопротивления ζ арматуры и связь с пропускной способностью. Машиностроение. 1992.
