Kv ↔ Cv и ζ: как считать
Kv и Cv — одна и та же характеристика в разных единицах. Kv (европейская, VDI/VDE 2173) — м³/ч воды при перепаде 1 бар; Cv (американская, ANSI/ISA-75.01) — галлоны США в минуту воды 60 °F при перепаде 1 psi. Пересчёт: Cv = 1,156·Kv и Kv = 0,865·Cv. Клапан с Kvs 10 имеет Cv 11,6; американский клапан с Cv 10 — это Kv 8,65. Иногда встречается Av (м²) из IEC 60534: Av = 2,4·10⁻⁵·Kv — в расчётах в СИ.
Третья родственная величина — коэффициент местного сопротивления ζ, которым оперируют гидравлические расчёты трубопроводов: Δp = ζ·ρ·v²/2. Поскольку Kv определён через расход при 1 бар, связь однозначна для заданного проходного сечения: ζ = 1,6·10⁻³·d⁴/Kv², где d — внутренний диаметр в мм, Kv — в м³/ч. Регулирующий клапан Kvs 10 в трубе DN 32 — это ζ ≈ 16,8, а полнопроходной шаровой кран того же DN с Kvs 120 — всего 0,12: по ζ видно, что регулирующий клапан по определению «тяжёлый» элемент, и это правильно — иначе он не сможет управлять расходом.
Практический смысл перевода: сравнивать каталоги разных производителей, подставлять клапан в гидравлический расчёт через ζ или обратно — оценить Kv арматуры, для которой известен только ζ (задвижка ζ ≈ 0,15–0,3, вентиль 3–5, обратный клапан 2–3). Калькулятор переводит Kv ↔ Cv ↔ Av, считает ζ по Kv и диаметру и Kv по ζ, показывает ряд Kvs в Cv и перепад при расчётном расходе.
Kv, Cv, Av и ζ для ряда Kvs
Cv = 1,156·Kv; Av = 2,4·10⁻⁵·Kv; ζ = 1,6·10⁻³·d⁴/Kv² для DN 25 и DN 50.
ζ и Kvs типовой арматуры по DN
Регулирующий клапан по определению «тяжёлый» (ζ десятки), шаровой кран — прозрачный (ζ около 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
- Cv = 1,156·Kv, Kv = 0,865·Cv; Av = 2,4·10⁻⁵·Kv (м²): Kvs 10 = Cv 11,6.
- ζ = 1,6·10⁻³·d⁴/Kv² (d в мм): Kvs 10 в DN 32 — ζ 16,8; уменьшение DN при том же Kv снижает ζ в d⁴ раз.
- Cv в каталогах указан для воды 60 °F и 1 psi — при переводе не путайте с британскими галлонами (Cv_UK = 0,833·Cv_US).
- Для клапанов с ζ из справочника оценка Kv грубая (±20 %): у арматуры ζ зависит от Re и конструкции.
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.
