Calculateur de dimensionnement des vannes

La taille d'une vanne peut se référer aux dimensions physiques de la vanne, comme son diamètre d'ouverture, mais aussi le débit dont la vanne est capable. En s'assurant que le coefficient de débit de la vanne est calculé et mesuré correctement, le milieu peut s'écouler à la pression désirée.

Pour calculer le débit à travers une vanne, des paramètres tels que la perte de charge, la densité du fluide et le débit doivent être déterminés. Cet article se concentrera sur les méthodes pratiques de calcul de chaque paramètre, fournissant un guide complet pour le calcul des coefficients de valve.

Calculatrice

Pour calculer les valeurs de Kv et Cv pour les applications gaz et liquides, les calculatrices ci-dessous peuvent être utilisées. Pour en savoir plus sur ce qui entre dans ces calculatrices, continuez à lire l'article.

Table des matières

• Qu'est-ce que le coefficient de débit de vanne
• Débit
• Perte de charge
• Poids spécifique

Quel est le coefficient de débit de la vanne

Le coefficient de débit de la vanne mesure la vitesse à laquelle un fluide (liquide ou gaz) peut traverser une vanne. La détermination de la valeur correcte du coefficient de débit aide à choisir la vanne de bonne taille pour une application, garantissant que tous les fluides peuvent circuler à la pression désirée. Un coefficient de débit incorrect peut entraîner une mauvaise performance de la vanne et entraîner des fuites, un débit irrégulier, une cavitation et l'impossibilité d'ouvrir ou de fermer complètement. Les valeurs Cv et Kv sont les coefficients d'écoulement dans les systèmes impérial et métrique, respectivement.

Les paramètres requis pour le calcul du débit sont:

• Q: Débit souhaité
• dp: Différentiel de pression
• SG: Gravité spécifique

Les expressions Kv et Cv sont différentes pour les liquides et les gaz. En effet, les propriétés physiques et le comportement des liquides et des gaz sont différents.

• Les liquides sont presque incompressibles, tandis que les gaz sont très compressibles. La perte de charge à travers une conduite transportant un liquide est différente de celle d'un gaz en raison de la différence de compressibilité.
• Les liquides ont une viscosité plus élevée que les gaz, ce qui affecte leur débit.

Une fois le coefficient de débit calculé, il est recommandé de choisir une vanne avec un coefficient de débit légèrement supérieur à la valeur calculée afin de garantir que le débit souhaité est atteint et de fournir une marge de sécurité pour les changements potentiels de pression ou de débit. Dans certains cas, la vanne est prédéterminée, et vous pouvez calculer le débit adapté à cette vanne en travaillant la formule à l'envers en raison de la valeur Cv/Kv connue. Les sections suivantes expliquent comment estimer chaque paramètre pour le calcul du coefficient de débit.

Coefficient de débit Cv

La valeur Cv est le débit d’eau en gallons américains par minute (GPM) à une température de 60 𐩑F avec une perte de charge de 1 psi à travers la vanne. Par exemple, une vanne avec un Cv de 10 fera passer 10 GPM de fluide à 60 𐩑F et 1 psi de perte de charge à travers la vanne. La valeur Cv est indiquée dans la description du produit ou les spécifications de la vanne. Lisez notre article sur le calculateur Cv des vannes pour plus de détails sur le calcul des valeurs Cv des liquides et des gaz.

Coefficient de débit Kv

Kv est le volume d'eau en mètres cubes qui traverse une vanne par heure à une perte de charge de 1 bar avec une vanne complètement ouverte. Par exemple, un Kv de 20 signifie que la vanne a une capacité de débit de 20 mètres cubes par heure (m3/h) lorsqu'il y a une perte de charge de 1 bar à travers la vanne. La valeur de Kv est indiquée dans la description du produit ou les spécifications de la vanne. Lisez notre article sur le calculateur Kv pour plus de détails sur le calcul des valeurs Kv des liquides et des gaz.

Débit

Le débit est donné par :

Q=Av

• Q: Débit
• A: La section transversale en un point du trajet de l'écoulement
• v: Vitesse du fluide au point

Il existe de multiples façons de mesurer le débit d'un système. Pour calculer le débit à travers un orifice (comme un orifice de vanne ou un robinet), laissez un volume spécifique s'accumuler dans un récipient et mesurez combien de temps cela prend. Par exemple, le débit d'un robinet peut être mesuré en permettant au fluide de remplir un seau de 7 gallons et en enregistrant le temps. Divisez 7 par le temps nécessaire pour obtenir le nombre de gallons par unité de temps. Pour déterminer le débit à partir d'une ouverture minuscule, comme un émetteur de goutte à goutte, utilisez un récipient plus petit, comme un pot de quart, et un intervalle de temps plus long. Néanmoins, le concept de base reste inchangé.

Débitmètres

Le débit peut être mesuré en plaçant un débitmètre dans le système de traitement des fluides. Il existe plusieurs débitmètres, y compris les venturimètres, les plaques à orifice et les compteurs à turbine, qui mesurent le débit d'un fluide. Le débitmètre doit être étalonné pour assurer des mesures précises.

Utiliser la formule du débit

La vitesse du fluide et la surface de section qu'il traverse donnent une estimation du débit.

Orifice/tube transparent

• Si le fluide passe par un orifice ou un tube transparent, utilisez le colorant comme marqueur et calculez combien de temps il faut au colorant pour passer deux points. Calculez ensuite la vitesse en divisant la distance entre les deux points par le temps de parcours.
• Mesurer le rayon de l'orifice ou du tube à l'aide d'un ruban et utiliser l'expression πr² pour calculer la surface de la section.
• Multipliez la surface par la vitesse pour calculer le débit.

Utiliser la pression

Si le fluide circule dans une conduite fermée, il est difficile de mesurer sa vitesse. Dans ce cas, mesurez la pression du fluide à l'aide d'un manomètre et utilisez la loi de Poiseuille donnée ci-dessous pour calculer le débit du fluide.

• Δp: Différence de pression entre les extrémités du tuyau
• R: Rayon du tuyau
• L: Longueur du tuyau
• μ: Viscosité du fluide

Baisse de pression

La perte de charge à travers la vanne peut être mesurée à l'aide de manomètres placés de part et d'autre de la vanne. La différence de pression entre les deux extrémités donne la perte de charge à travers la valve.

La perte de charge à travers une vanne peut également être calculée en utilisant la formule suivante:

ΔP = (fLv²) / 2g

• ΔP: perte de charge à travers la valve en livres par pouce carré (psi)
• f: facteur de frottement, qui tient compte des pertes par frottement qui se produisent lorsque le fluide traverse la vanne
• L: longueur de la valve en pieds
• v: vitesse du fluide en pieds par seconde
• g: accélération due à la gravité, qui est d ' environ 9,8 m/s²

Le facteur de frottement, f, est fonction des propriétés du fluide, de la géométrie de la valve et du nombre de Reynolds, qui est une valeur sans dimension qui décrit le régime d'écoulement du fluide. Le facteur de frottement peut être estimé à l'aide de tableaux publiés ou calculé à l'aide d'un logiciel de calcul de la dynamique des fluides (CFD).

Gravité spécifique

La gravité spécifique est définie comme le rapport entre la densité du fluide et la densité de l'eau à une température déterminée. La gravité spécifique d'un fluide peut être déterminée expérimentalement en mesurant sa densité et en la comparant à la densité de l'eau. La gravité spécifique d'un fluide peut également être calculée à partir de sa composition en utilisant une base de données des densités de composants individuels si la composition du fluide est connue. Il est important de noter que la gravité spécifique d'un fluide peut être affectée par la température, il est donc important de mesurer la densité et la gravité spécifique du fluide à une température spécifiée pour assurer des résultats précis. Habituellement, la valeur peut être estimée à partir de tableaux standard pour la gravité spécifique, à condition que le fluide soit maintenu à la même température que celle mentionnée dans le graphique.