Calculateur de Dimensionnement Des Vannes à Bille

Calculateur de Dimensionnement Des Vannes à Bille

Un robinet à boisseau sphérique en trois parties avec un couvercle ISO.

Figure 1 : Un robinet à boisseau sphérique en trois parties avec un couvercle ISO.

Savoir comment dimensionner correctement un robinet à boisseau sphérique pour choisir le bon est une première étape cruciale. Apprenez comment le diamètre de l'orifice et la taille du raccord de tuyau aident à déterminer la taille d'une vanne. Cependant, il faut généralement aller un peu plus loin en calculant la chute de pression du fluide à travers la vanne et le débit pour obtenir une taille de vanne plus précise. Les valeurs Cv et Kv sont des coefficients de débit qui permettent d'estimer le débit du fluide à travers une vanne. Ces valeurs permettent de déterminer la taille de la vanne pour un débit de fluide donné. Cet article traite des différents coefficients de débit utilisés pour les liquides et les gaz, ainsi que de leurs valeurs respectives pour divers types de vannes à bille.

Table des matières

Qu'est-ce que le débit ?

Le débit ou le coefficient de débit est la vitesse à laquelle le fluide s'écoule à travers une vanne et la chute de pression entre l'entrée et la sortie de la vanne. La valeur du débit peut être calculée à l'aide de la formule spécifique ; une valeur élevée signifie qu'il y a un débit élevé de fluide à travers la valve pour une chute de pression donnée.

Selon le type de système de mesure utilisé (impérial ou métrique), le débit du fluide est exprimé respectivement par Cv ou Kv. La valeur Cv (ou Kv) requise est indiquée dans la description du produit ou l'étiquette de spécifications de la vanne. Ces valeurs donnent une idée du débit qui traverse une vanne dans sa condition d'ouverture complète pour un fluide et une perte de charge donnés. Plus cette valeur est grande, plus le débit à travers la vanne sera élevé pour une chute de pression donnée. Différentes formules sont utilisées pour calculer les valeurs de Cv (ou Kv) pour les liquides et les gaz, comme indiqué dans la section suivante. Lisez notre article sur les principes d'écoulement des vannes pour plus d'informations sur la façon d'effectuer les mesures pour déterminer les coefficients d'écoulement.

Valeur Cv

Cv pour les liquides

Les pressions d'entrée et de sortie du liquide, la gravité spécifique et le débit peuvent être utilisés pour déterminer la valeur de Cv.

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  • Q : Débit en gallons par minute [gpm] à 60°F
  • dp : Différence de pression [psi]
  • SG: Gravité spécifique du liquide (rapport de la densité du liquide à la densité de l'eau)

Ainsi, la valeur Cv est définie comme le débit d'eau en gallons américains par minute (gpm) à une température de600Favec une chute de pression de 1 psi à travers la vanne. La valeur Cv est le coefficient de débit dans le système impérial. Choisissez une vanne dont la valeur Cv est égale ou légèrement supérieure à la valeur calculée.

Par exemple, une vanne avec un Cv de 15 fera passer 15gpm de fluide pour une chute de pression de 1psi à travers la vanne à600F. La valeur minimale de Cv requise pour une application peut être calculée si le débit souhaité, les caractéristiques du fluide et la perte de charge sont connus. Plus l'ouverture d'une vanne est grande, plus la valeur Cv est élevée. Lorsqu'une vanne s'ouvre à partir de sa position complètement fermée, sa valeur Cv augmente modérément à partir de zéro jusqu'à ce que la vanne arrive à son état complètement ouvert, où elle atteint son Cv le plus élevé possible (Cv de la vanne ouverte à 100%).

Exemple

Calculer la valeur Cv d'une vanne pour un débit d'eau de 10 gpm (gallons par minute) avec une pression différentielle requise de 4 psi,

  • Q = 10 gpm
  • SG = 1
  • dp = 4 psi
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Par conséquent, la valeur Cv requise est de 5. Cette valeur peut être utilisée pour choisir un dimensionnement approprié pour la vanne, ce qui est abordé plus loin dans cet article.

Cv pour les gaz

Pour les gaz, le coefficient de débit dépend de la pression en amont (entrée) et en aval (sortie) et de la chute de pression.

If Δp < p1/2:

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If Δp > p1/2:

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  • Cv: Coefficient de débit de la valve
  • G : Poids spécifique du gaz dans les conditions d'écoulement
  • p1: Pression amont (entrée) en psia (psia est la pression absolue)
  • p2 : Pression aval (sortie) en psia
  • Δp : Chute de pression (p1-p2) en psi
  • Q : Débit volumétrique, SCFH
  • T : Température de départ en 0R(= 0F+ 460)
  • psia = psig +14,7
    • Psig est la jauge en livres par pouce carré. C'est une unité de pression relative à la pression atmosphérique.

Valeur Kv

Valeur Kv pour les liquides

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  • q: Débit [m3/heure]
  • Kv : Coefficient de débit
  • Δp : Pression différentielle [bar] à200C
  • G : Poids spécifique du liquide (=1 pour l'eau)

La valeur Kv est définie comme le débit d'eau enm3/h avec une chute de pression de 1 bar à200C. La valeur Kv est le coefficient d'écoulement dans le système métrique. Veuillez noter que la valeur Kv est exprimée enm3/heure, tandis que la valeur kv (en minuscules) est exprimée en l/min. De même, les termes des équations pour Kv et Cv pour les liquides sont similaires, sauf que les paramètres sont calculés dans des systèmes de mesure différents.

Prenons le même exemple que celui présenté ci-dessus. Pour calculer la valeur Kv d'une vanne pour un débit d'eau de 10 gpm (gallons par minute) avec une pression différentielle requise de 4,

  • q = 10 gpm = 10 ✕ 0,0037m3/minute = 10 ✕ 0,0037 ✕ 60m3/h = 2,22m3/h
  • G = 1
  • dp = 4 psi = 4 ✕ 0,0689 bar = 0,2756 bar
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Par conséquent, la valeur Kv requise pour le débit donné est de 4,22. Les valeurs Cv ou Kv peuvent être utilisées pour déterminer la taille de la vanne requise pour une application particulière. Les valeurs Cv et Kv pour les liquides sont liées comme suit,

Kv = 0,853 Cv, ou,

Cv = 1,16 Kv

Valeur Kv pour les gaz

Utilisez les relations suivantes pour calculer la valeur Kv des gaz :

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  • Qn : Débit normal [m3/heure]
  • T : Température du gaz à l'entrée [K]
  • p1: Pression à l'entrée [bar]
  • p2 : Pression de sortie [bar]
  • Δp : Différentiel de pression [bar]
  • SG: Poids spécifique du gaz

Choisissez une vanne dont la valeur Kv est égale ou légèrement supérieure à la valeur calculée. Utilisez le calculateur automatique de Kv sur notre site web pour trouver les valeurs de Cv des gaz et des liquides.

Comment mesurer la taille d'une vanne à bille

Alésage de la vanne à bille

Figure 2 : Alésage de la vanne à bille

Utilisez notre calculateur de Kv pour calculer le débit nécessaire pour un fluide et une perte de charge donnés. Lors du choix des vannes, sélectionnez une valeur Cv (ou Kv) la plus proche du résultat calculé, en arrondissant généralement au chiffre le plus proche, sauf si une pression différentielle maximale spécifiée pour une vanne est dépassée. Une vanne surdimensionnée peut provoquer des coups de bélier et uneusure prématurée de l'emballage de la vanne. Inversement, une vanne sous-dimensionnée peut ne pas fournir un débit suffisant et dépasser la pression différentielle disponible entre les orifices.

Le tableau 1 montre les valeurs Cv et Kv en fonction des différentes tailles de robinets à boisseau sphérique pour les robinets à boisseau sphérique fileté à orifice réduit à trois voies. Si la valeur Cv calculée est de 15, choisissez un robinet à boisseau sphérique de taille ½ pouce car elle est la plus proche de la valeur Cv nominale (15,2) pour la taille. Si la valeur Cv calculée est de 110, choisissez une taille de vanne à bille de 2 pouces et ainsi de suite.

Tableau des dimensions des robinets à bille

Les valeurs Cv et Kv de différents types de robinets à tournant sphérique sont indiquées dans les tableaux 1-5.

Vanne à boisseau sphérique à passage intégral : tableau Cv et tableau Kv

Taille BSP (en pouces) DN (mm) Cv à pleine ouverture Kv à pleine ouverture
1/4 8 18 15.35
3/8 10 20 17.06
1/2 15 23 19.6
3/4 20 55 46.9
1 25 95 81.03
1 1/4 32 155 132.2
1 1/2 40 260 221.8
2 50 440 375.3
2 1/2 65 710 605.6
3 80 1050 895.6
4 100 2040 1740.1

Tableau 1 : Tableau Cv des vannes à bille à passage intégral

Vanne à boisseau sphérique à bride à passage intégral à 3 voies - tableau Cv & Kv

Taille (en pouces) Cv Kv (m3/h)
1/2 15.2 13
3/4 23.3 20
1 45.5 39
1 1/4 58.4 50
1 1/2 112 96
2 224.1 192
2 1/2 308.1 264
3 409.6 351
4 762.1 653

Tableau 2 : Vanne à boisseau sphérique à bride à passage intégral à 3 voies Tableau Cv

Vanne à boisseau sphérique fileté à orifice réduit à 3 voies Tableau Cv et Kv

Taille (en pouces) Cv (gallons/min) Kv (m3/h)
1/4 12.8 11
3/8 12.8 11
1/2 15.2 13
3/4 17.5 15
1 36.2 31
1 1/4 45.5 39
1 1/2 72.4 62
2 120.2 103
2 1/2 239.2 205
3 270.7 232
4 480.8 412

Tableau 3 : Vanne à boisseau sphérique fileté à orifice réduit à 3 voies Tableau Cv et Kv

V-port ball valve Cv chart

Taille de la valve


(pouce)

Angle de la boule 15% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

1/2

300 0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.8 1.1 1.6 2.2 2.6
600 0.1 0.1 0.3 0.5 0.9 1.4 2 3.3 4.4 6

3/4

300 0.1 0.2 0.5 0.7 1.1 1.8 2.4 3.3 4.5 5.4
600 0.1 0.2 0.7 1 1.7 2.8 4 6.5 9 12

1

300 0.1 0.3 0.8 1.3 2.3 3.5 5.1 9.8 8.5 10
600 0.2 0.4 1.1 1.8 3.4 5.3 7.9 12.3 15.3 21

1 1/4

300 0.2 0.4 1.1 2 3.7 5.5 8 10 13 15
600 0.2 0.6 1.8 3 5.5 9.5 12.8 19 26 39

1 1/2

300 0.3 0.6 1.6 3 5 7.5 11 14 17 20
600 0.4 0.8 2.5 4 8 13 19 27 40 52

2

300 0.4 1.2 3.8 6 10 15 23 31 43 60
600 0.4 1. 4.6 9 16.5 27 39 55 83 110

2 1/2

300 0.4 1 4 8 12 18 28 37 62 75
600 0.4 1.5 5 10 21 34 53 75 103 150

3

300 0.5 1.2 4 8 14 23 33 46 65 82
600 0.5 2.5 6 4 25 40 65 91 128 165

4

300 0.6 2 6 15 29 48 71 100 130 159
600 0.7 3 11 25 40 59 90 141 212 356

6

300 0.9 3.2 14 33 60 103 155 220 280 350
600 2 5 22 60 110 190 285 416 586 800

Tableau 4 : V-port ball valve Cv dimension chart

V port ball valve Kv chart


(pouce)

Angle de la boule 15% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

1/2

300 0.08 0.08 0.17 0.25 0.42 0.68 0.93 1.36 1.87 2.2
600 0.08 0.08 0.25 0.43 0.77 1.19 1.706 2.8 3.7 5.12

3/4

300 0.08 0.17 0.42 0.6 0.93 1.5 2.04 2.8 3.8 4.6
600 0.08 0.17 0.59 0.85 1.45 2.4 3.412 5.5 7.7 10.23

1

300 0.08 0.25 0.68 1.1 1.96 2.98 4.3 8.3 7.25 8.53
600 0.17 0.34 0.93 1.5 2.9 4.5 6.73 10.5 13.05 17.91

1 1/4

300 0.1 0.34 0.94 1.7 3.16 4.7 6.82 8.53 11.1 2.8
600 0.17 0.51 1.53 2.6 4.7 8.1 10.9 16.2 22.1 33.3

1 1/2

300 0.25 0.51 1.36 2.5 4.2 6.4 9.4 11.9 14.5 17.06
600 0.34 0.68 2.13 3.4 6.8 11.1 16.2 23.03 34.12 44.3

2

300 0.34 1.02 3.24 5.1 8.5 12.8 19.6 26.4 36.7 51.2
600 0.3 0.8 3.9 7.7 14.07 23.03 33.2 46.9 70.7 93.8

2 1/2

300 0.3 0.8 3.4 6.8 10.2 15.3 23.9 31.5 52.9 63.9
600 0.3 1.3 4.3 8.5 17.9 29 45.2 64 87.8 127.9

3

300 0.4 1 3.4 6.8 11.9 19.6 28.1 39.2 55.4 69.9
600 0.4 2.1 5.1 3.4 21.3 34.1 55.4 77.6 109.2 140.7

4

300 0.5 1.7 5.1 12.8 24.7 40.9 60.5 85.3 110.9 135.6
600 0.6 2.55 9.4 21.3 34.1 50.3 76.8 120.3 180.8 303.6

6

300 0.7 2.73 11.9 28.1 51.2 87.8 132.2 187.7 238.8 298.5
600 1.7 4.3 18.7 51.2 93.8 162 243.1 354.8 499.8 682.4

Tableau 5 : V-port ball valve Kv dimension chart

FAQs

Quelle est la valeur Kv d'une vanne ?

La valeur Kv est une mesure du débit du fluide à travers une vanne. Elle est définie comme le débit d'eau en m3/h avec une perte de charge de 1 bar à 20°C.

Qu'est-ce que le Cv dans les valves ?

Le Cv d'une vanne est le volume d'eau à 600Fqui s'écoule à travers la vanne lorsqu'elle est complètement ouverte avec une pression différentielle de 1 psi à travers la vanne.

Comment convertir les Kv en Cv ?

Kv et Cv sont liés comme suit : Cv = 1,16 Kv.

Kv est-il identique à Cv ?

Kv (également connu sous le nom de système SI) est le facteur de débit dans le système métrique, tandis que Cv est le facteur de débit dans le système impérial.