Как устроен подбор клапана по Kv
Пропускная способность Kv — расход воды в м³/ч через арматуру при перепаде 1 бар; из этого определения выводятся все расчёты подбора клапанов. Для жидкости Kv = Q·√(ρ/(1000·Δp)); паспортный Kvs полностью открытого клапана берут из ряда R5 (1 — 1,6 — 2,5 — 4 — 6,3 — 10 — 16…), округляя расчётный Kv вверх так, чтобы рабочая точка приходилась на 60–80 % хода. Американский Cv больше Kv в 1,156 раза, а коэффициент сопротивления ζ, нужный для гидравлического расчёта трубопровода, связан с Kv через диаметр: ζ = 1,6·10⁻³·d⁴/Kv².
Опорный пример: 3,6 м³/ч воды при перепаде 0,3 бар — Kv 6,57 → Kvs 10 (открытие 66 %, фактический перепад 13 кПа); авторитет клапана при перепаде контура 0,3 бар — 0,5, а клапан «с запасом» с 0,05 бар на себе имел бы 0,1 и регулировал ступенчато. Для газа и пара IEC 60534-2-1 добавляет коэффициент расширения: метан 100 нм³/ч при 4 бар абс. и Δp 1 бар — Kv 1,59, при Δp 2,69 бар течение становится критическим; насыщенный пар 500 кг/ч при 6 бар и Δp 2 бар — Kv 7,5. Трёхходовой клапан тёплого пола 12 кВт (45/35) — Kvs 4 с перепадом 6,7 кПа и авторитетом 0,46. Вода 90 °C, дросселируемая с 6 до 1,5 бар в седельном клапане, уже кавитирует: допустимый перепад 4,32 бар против фактических 4,5.
Режимы инструмента: Kv и перепад для жидкостей с подбором Kvs; Kv ↔ Cv ↔ Av ↔ ζ; авторитет и Kvs под авторитет; трёхходовой смесительный клапан по мощности и графику; Kv для семи газов и насыщенного пара с плотностью на входе, x, Y и режимом; балансировочный клапан — настройка и расход по манометрам; кавитация — pv, FF, допустимый перепад, σ и минимальное p₂. Нормативная база — ГОСТ 12893, ГОСТ Р 55508, IEC 60534-2-1, VDI/VDE 2173, СП 60.
Ряд Kvs: перепады и расходы
Kvs по ряду R5 (шаг 1,6), Cv = 1,156·Kv, перепад для воды при 1 и 3,6 м³/ч, пропускаемый расход при 10 кПа и 1 бар.
Kv для газов и насыщенного пара по IEC 60534-2-1
Газы — 100 нм³/ч при 4 бар абс. и Δp 1 бар через седельный клапан; пар — 500 кг/ч при Δp 1 бар; критический перепад Fγ·xT·p₁.
Типы клапанов: FL, xT и допустимые перепады
Типовые коэффициенты восстановления давления и критического перепада; допустимый перепад — для воды 90 °C при p₁ 6 бар абс.
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
- Считайте Kv по расчётному расходу и располагаемому перепаду, округляйте до ближайшего Kvs ряда без двойного запаса — рабочая точка 60–80 % хода.
- После подбора проверьте авторитет (≥ 0,3–0,5): большой Kvs делает регулирование ступенчатым.
- Для газа и пара — абсолютные давления, массовый расход и плотность на входе; следите за критическим перепадом x = Fγ·xT.
- Горячая вода и клапаны с малым FL кавитируют раньше: проверяйте Δp_доп = FL²·(p₁ − FF·pv) и дробите перепад на ступени.
Каждый режим разобран на своей странице: Kv клапана, Kv ↔ Cv и ζ, авторитет клапана, трёхходовой клапан, перепад по Kv, Kv для газа и пара, балансировочный клапан, кавитация, Kvs и DN. Расход контура — в гидравлике отопления.
- ГОСТ 12893-2005 «Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия» — пропускная способность Kv и условная Kvу, пропускная характеристика, кавитационный коэффициент. Росстандарт. 2005.
- 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.
- VDI/VDE 2173 «Strömungstechnische Kenngrößen von Stellventilen und deren Bestimmung» — определение Kv: расход воды 5–30 °C при перепаде 1 бар. VDI. 2007.
- ГОСТ 24856-2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» — пропускная способность, номинальный диаметр, регулирующая и балансировочная арматура. Росстандарт. 2014.
- Пырков В. В. «Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика» — авторитет клапана, балансировка, подбор Kvs. Данфосс. 2005.
- СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» — автоматическое регулирование и гидравлическая балансировка систем отопления, требования к арматуре. Минстрой России. 2020.
- Идельчик И. Е. «Справочник по гидравлическим сопротивлениям» — коэффициент сопротивления ζ арматуры и связь с пропускной способностью. Машиностроение. 1992.
- IAPWS-IF97 / таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара (Вукалович М. П. и др.) — плотность насыщенного пара, давление насыщенных паров воды. IAPWS. 1997.
