Calculateur Cv

Le coefficient de débit d'une vanne (Cv) est une mesure impériale du débit d'eau à travers la vanne à 60 °F en gallons américains par minute (GPM). Les tuyauteurs, les ingénieurs et les fabricants utilisent le Cv pour déterminer la taille appropriée des vannes en fonction du volume spécifique de fluide qui les traverse. Le choix d'une vanne avec un coefficient de débit approprié permet de contrôler correctement le débit, d'éviter les fuites et de maintenir les conditions de traitement souhaitées.

Calculateur de la valeur Cv des liquides et des gaz

• Liquides : Indiquez la valeur de la pression d'entrée, de la pression de sortie et du débit minimum requis. Cliquez sur calculer, et les valeurs Cv et Kv seront calculées. Choisissez une vanne dont la valeur Cv est égale ou supérieure à la valeur calculée.
• Gaz : Choisissez un type de gaz et la température d'entrée. Choisissez la pression d'entrée, la pression de sortie, le débit requis et cliquez sur calculer. Choisir une vanne avec une valeur Cv égale ou supérieure pour obtenir le débit souhaité. Le N du débit correspond à des conditions normales (pression atmosphérique et 0 degré Celsius).

Table des matières

• Qu'est-ce que le coefficient de débit ?
• Variables du coefficient de débit des soupapes
• Calculateur de CV
• Pourquoi le Cv est-il important ?
• Différence entre la valeur Cv et les coefficients de débit Kv
• Conversion de Cv à GPM
• FAQ

Qu'est-ce que le coefficient de débit ?

Cet article explore la définition et l'importance du choix d'une valve avec la valeur Cv correcte. Lisez notre article sur le calculateur Kv pour en savoir plus sur le facteur de débit métrique, qui équivaut à Cv.

Le coefficient de débit d'une vanne mesure la vitesse à laquelle un fluide (liquide ou gaz) peut passer à travers une vanne. La valeur Cv est le coefficient de débit dans le système impérial. Il s'agit d'un outil précieux pour sélectionner la vanne de taille appropriée, en veillant à ce que tous les fluides puissent circuler à la pression souhaitée. La valeur Cv est indiquée dans la description du produit ou sur l'étiquette des spécifications de la vanne. Par exemple, si une vanne donnée a un coefficient de débit de 2, elle laissera passer 2 GPM d'eau avec une chute de pression de 1 PSI. Pour laisser passer 3 GPM d'eau, choisissez une autre vanne avec un coefficient de débit de 3. Plus la valeur Cv de la soupape est élevée, plus la capacité de débit de la soupape est importante.

Variables du coefficient de débit des soupapes

Lors du calcul du coefficient de débit de la vanne, il est essentiel de prendre en compte différents facteurs tels que les propriétés du fluide, les caractéristiques de la vanne et le débit souhaité.

Gravité spécifique

La gravité spécifique d'un fluide influe sur sa densité, qui à son tour influe sur son débit. La gravité spécifique est le rapport entre la densité d'un fluide et la densité de l'eau à une température donnée. Il s'agit d'une unité sans dimension qui compare les densités relatives de différents fluides. L'eau a une densité de 1,00 à 60 °F.

Débit

Le débit (Q) mesure la quantité de fluide qui traverse la vanne à un moment donné. Elle est généralement exprimée en gallons par minute (GPM). Pour déterminer le débit, il faut diviser le volume de fluide passant par la vanne par le temps nécessaire au passage de ce volume. Par exemple, s'il faut 7 minutes pour faire passer 50 gallons d'eau dans la vanne, le débit est de 7,1 GPM.

Perte de charge

La meilleure façon de calculer la perte de charge est d'utiliser des graphiques standard. L'utilisateur doit connaître le type de tuyau, le diamètre intérieur et le débit. À l'aide de ces valeurs, repérez sur le graphique la perte de charge (généralement représentée en psi) correspondant à ces valeurs. On peut également calculer la perte de charge en utilisant la différence entre la pression du fluide en amont et en aval.

Calculateur de flux Cv

La valeur Cv est un facteur important dans la détermination de la taille de la vanne pour une application spécifique. Pour calculer le Cv d'une vanne, les paramètres suivants sont nécessaires :

1. Q : Débit souhaité
2. dp : Pression différentielle
3. SG : Gravité spécifique

Une fois la valeur Cv calculée, il est recommandé de choisir une vanne dont la valeur Cv est légèrement supérieure à la valeur calculée afin de s'assurer que le débit souhaité est atteint et de disposer d'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 appliquant la formule à l'envers grâce à la valeur Cv connue.

En outre, les expressions de 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 pratiquement incompressibles, tandis que les gaz sont hautement compressibles. La chute de pression dans 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.

Les équations de débit pour les liquides et les gaz tiennent compte de ces différences et fournissent une représentation plus précise du débit pour chaque type de fluide.

Calculatrice Cv pour les liquides

Pour les liquides,

• Q : Débit en gallons par minute (GPM) à 60 °F
• dp : Pression différentielle [psi]
• SG : Densité du liquide

La valeur Cv est le débit d'eau en gallons américains par minute (GPM) à une température de 60 𐩑F avec une chute de pression de 1 psi dans la vanne. Par exemple, une vanne ayant un Cv de 12 laissera passer 12 GPM de fluide avec une chute de pression de 1 psi à travers la vanne à 60 𐩑F.

Plus l'ouverture de la soupape est importante, plus la valeur Cv est élevée. Lorsqu'une vanne est ouverte à partir de sa position complètement fermée, la valeur Cv augmente progressivement à partir de zéro jusqu'à atteindre sa valeur maximale à l'état complètement ouvert (Cv de la vanne ouverte à 100 %).

Exemple de calcul du Cv pour l'eau

Calculer la valeur Cv d'une vanne pour un débit d'eau de 18 GPM (gallons par minute) avec une pression différentielle de 9 psi,

• Q = 18 GPM
• SG = 1
• dp = 9 psi

La valeur Cv requise est donc de 6. Utilisez cette valeur pour choisir une taille appropriée pour la vanne, comme nous le verrons plus loin dans cet article. L'équation peut également être utilisée pour calculer le débit, compte tenu des valeurs de Cv et de perte de charge.

Calculateur de Cv pour les gaz

Le flux de gaz à travers une vanne peut passer d'un flux sous-critique à un flux supercritique.

• Sous-critique : La pression aval (P2) est supérieure à la moitié de la pression amont (P1). Par conséquent, les changements de pression en aval peuvent affecter le débit. Ce type d'écoulement est également connu sous le nom d'écoulement étranglé.

• Supercritique : La pression aval est inférieure à la moitié de la pression amont. Les variations de la pression en aval n'affectent pas le débit.

Équation sous-critique
Équation supercritique

• Cv : Coefficient de débit de la vanne
• G : Densité du gaz dans les conditions d'écoulement
• P1 : Pression en amont (entrée) en psia (psia est la pression absolue)
• P2 : Pression en aval (sortie) en psia
  • psia = psig +14,7
  • Psig est l'unité de mesure en livres par pouce carré. Il s'agit d'une unité de pression relative à la pression atmosphérique.
• Q : Débit volumétrique, SCFH
• T : Température absolue sur l'échelle de Rankine
  • 𐩑R = 𐩑F + 459.67
  • 𐩑R = (𐩑C * 1,8) + 491,67

Exemple de calcul du Cv pour les gaz

Calculer la valeur Cv d'un gaz de densité 0,966, de pression d'entrée 100 psig, de pression de sortie 95 psig, de débit Q égal à 15000 SCFH à une température de 70 𐩑F.

Solution

• G = 0.966
• p1= 100 psig = 100 +14,7 psia = 114,7 psia
• p2= 95 psig = 95+14.7 psia = 109.7 psia
• Δp = 5 psia
• T= 70 𐩑F = 70 + 460 = 530 𐩑R

La moitié de la pression d'entrée est inférieure à la pression de sortie, donc

Par conséquent, la valeur de Cv = 11,3.

Pourquoi le Cv est-il important ?

La détermination de la valeur Cv permet de sélectionner la vanne la mieux adaptée à l'application. Si la valeur Cv d'une vanne est incorrecte, cela peut entraîner une mauvaise performance de la vanne en l'espace d'un jour ou deux. Cela peut se manifester de différentes manières, par exemple :

• Perte de contrôle : La soupape peut ne pas pouvoir s'ouvrir ou se fermer complètement, ce qui entraîne des chutes de pression ou une surpression. Cela peut endommager le système et entraîner des fuites ou d'autres risques pour la sécurité.
• Efficacité réduite : Des vannes trop grandes ou trop petites peuvent entraîner une augmentation de la consommation d'énergie et rendre le système moins efficace.
• Durée de vie réduite : Au fil du temps, la vanne peut subir une usure accrue, ce qui peut réduire sa durée de vie et entraîner la nécessité d'une maintenance et d'un remplacement plus fréquents.
• Manque de cohérence dans le fonctionnement : La vanne peut ne pas être en mesure de maintenir un débit constant, ce qui entraîne des fluctuations dans les performances du système.
• Cavitation : Si la vanne est sous-dimensionnée par rapport au procédé, des chutes de pression importantes à travers la vanne peuvent entraîner une cavitation et un clignotement.
• Coups de bélier : Une vanne surdimensionnée peut entraîner un étranglement important et des coups de bélier.

Différence entre la valeur Cv et les coefficients de débit Kv

Cv et Kv sont utilisés pour mesurer le débit d'un fluide à travers une vanne. Cependant, les deux ont plusieurs différences essentielles :

1. Unités : Cv est exprimé en gallons américains par minute (gpm), tandis que Kv est exprimé en m³/hr.
2. Chute de pression : Cv est basé sur une perte de charge de 1 psi (livre par pouce carré), tandis que Kv est basé sur une perte de charge de 1 bar. Cela signifie que Cv et Kv ne sont pas directement comparables et doivent être convertis lorsqu'ils sont utilisés dans des systèmes différents avec des unités de perte de charge différentes.
3. Application : Le Cv est principalement utilisé aux États-Unis et au Canada, tandis que le Kv est largement utilisé en Europe et dans d'autres parties du monde.

Formules de conversion pour Cv et Kv

Il est possible de convertir les coefficients de débit Cv et Kv.

Kv = 0.857 * Cv

Cv = 1.165 * Kv

Conversion de Cv à GPM

Pourquoi convertir Cv en GPM

GPM (gallons par minute) est une unité standard pour mesurer le débit de fluide dans un système. Il représente le volume de liquide qui passe par un point du système en une minute. La conversion de Cv à GPM est nécessaire dans diverses industries, y compris le CVC, la plomberie et l'ingénierie des procédés, pour plusieurs raisons :

• Conception du système : Les ingénieurs conçoivent des systèmes en utilisant GPM pour spécifier les exigences de débit, mais les fabricants de vannes fournissent généralement les caractéristiques des vannes en utilisant des valeurs Cv.
• Sélection des vannes : Lors de la sélection d'une vanne pour une application spécifique, il est crucial de s'assurer qu'elle peut gérer le débit requis (GPM) dans les conditions de pression données.
• Prédiction des performances : La conversion entre Cv et GPM permet aux ingénieurs de prédire comment une vanne fonctionnera dans différentes conditions de débit et de pression.
• Remplacement des composants : Lors du remplacement de vannes ou d'autres composants, la conversion de Cv à GPM assure la compatibilité avec les spécifications du système existant, évitant les incompatibilités et les problèmes opérationnels.
• Planification de la maintenance : Comprendre les débits grâce aux conversions aide à prédire les besoins de maintenance, permettant de planifier des interventions avant que des problèmes ne surviennent, réduisant ainsi les temps d'arrêt et les coûts.

Calculateur de Cv à GPM

La formule de conversion de Cv à GPM est essentielle pour comprendre la relation entre le coefficient de débit et le débit. Pour un fluide incompressible :

Où :

• GPM : Débit en gallons par minute
• Cv : Coefficient de débit de la vanne
• ΔP : Chute de pression à travers la vanne (psi)
• G : Gravité spécifique du fluide

Considérez une vanne de contrôle avec Cv = 25, fonctionnant avec une chute de pression de 10 psi, contrôlant un liquide avec SG = 0,9.

Dans ce cas, le débit est de 83,33 gallons par minute (GPM).

FAQs

Qu'est-ce que le coefficient de débit Cv pour les vannes ?

Le coefficient de débit, également connu sous le nom de valeur Cv, est le débit d'eau en gallons par minute (GPM) à une température de 60 °F avec une chute de pression de 1 psi à travers la vanne.

Pourquoi est-il important de convertir GPM en Cv pour la sélection des vannes ?

Convertir GPM en Cv garantit que la vanne peut gérer le débit requis dans des conditions de pression spécifiques, conduisant à un dimensionnement précis de la vanne et à des performances optimales du système.