制御弁のCv、Kv、Cの変換と徹底的な導出プロセス

異なる単位系における調節弁の流量係数(Cv、Kv、C)は、一定の差圧下での調節弁、つまり調節弁が完全に開いている状態で単位時間あたりに循環する水の体積です。Cv、Kv、Cの間には、Cv = 1.156Kv、Cv = 1.167Cという関係があります。この記事では、Cv、Kv、Cの定義、単位、変換、そして包括的な導出手順について説明します。

1、流量係数の定義

制御弁の流量は、特定の流体が特定の温度で、弁が単位差圧に対して終端したときに、単位時間に制御弁を通過する流体の体積の数であり、異なる単位系を使用する場合はさまざまな表現方法があります。

流量係数Cの定義

ストローク、水温5~40℃、バルブ両端の圧力差が1kgf/cm2の場合、1時間あたりにバルブを通過する流量(m3で表されます)。Cは、一般的な測定単位の流量係数であり、我が国では過去に長く使用されており、以前は循環容量Cと呼ばれていました。流量係数Cは、一般的な測定単位の流量係数です。

② 流量係数Kvの定義

ストロークを考えると、バルブの両端の圧力差は102kPa、水温は5〜40℃、制御バルブを通過する1時間あたりの水流量(m3で表されます)。kvは国際単位系流量係数です。

③ 流量係数Cvの定義

バルブの両端の差圧が 1lb/in2 の状態で、所定のストロークで調節バルブを通過する、温度 60°F の水の 1 分間あたりの流量 (単位は US ガロン US gal)。Cv は、ヤードポンド法の流量係数です。

2、異なる単位系の公式の導出

①循環容量Cの計算式と単位

γ/γ0=1、Q=1m3/h、△P=1kgf/cm2のとき、Cを1とすると、N=1となります。

γ/γ0=1、Q=1m3/h、△P=1kgf/cm2のとき、Cを1とするとN=1となります。循環容量Cの計算式と単位は以下のとおりです。

式中、C は循環容量、Q の単位は m3/h、γ/γ0 は比重、△P の単位は kgf/cm2 です。

② 流量係数Cv値の計算式と単位

ρ/ρ0=1、Q=1USgal/min、∆P=1lb/in2、Cv=1と定義される場合、N=1となります。流量係数Cvの計算式と単位は以下のとおりです。

ここで、Cv は流量係数、Q の単位は USgal/min、ρ/ρ0 は比密度、∆P の単位は lb/in2 です。

③ 流量係数Kvの計算式と単位

ρ/ρ0=1、Q=1m3/h、ΔP=100kPaのとき、Kv=1であればN=0.1となります。流量係数Kvの計算式と単位は以下のとおりです。

ここで、Kv は流量係数、Q の単位は m3/h、ρ/ρ0 は比密度、ΔP の単位は kPa です。

3、循環容量C、流量係数Kv、流量係数Cvの変換

① 流量係数Cvと循環容量Cの関係
ここで、Qの単位はUSgal/min、ρ/ρ0は比密度、∆Pの単位はlb/in2であることが分かっています。

C=1、Q=1m3/h、γ/γ0=1(つまりρ/ρ0=1)、∆P=1kgf/cm2のとき、Cv式をC=1の条件に代入すると次のようになります。

 

計算から、C = 1 と Cv = 1.167 は同等であることがわかります (つまり、Cv = 1.167C)。

② Cv値とKv値の変換

Kv = 1、Q = 1m3 / h、ρ / ρ0 = 1、△P = 100kPaのとき、Cv式を単位変換に代入します。

 

つまり、Kv = 1 は Cv = 1.156 (つまり Cv = 1.156Kv) に相当します。

 

一部の情報やサンプルでは、制御弁の流量係数C、流量係数Kv、流量システムCvの導出手順が不明瞭なため、使用時に混乱が生じやすい状況です。Changhui Instrumentationでは、C、Kv、Cvの定義、単位の適用、そしてこれら3つの関係を明確にすることで、エンジニアリング設計者が制御弁を選定する際、異なる流量係数(C、Kv、Cv)の計算式を換算・比較し、より容易に制御弁を選定できるよう支援します。

天津中発バルブのバタフライバルブのCV値は以下の通りです。必要であればご参照ください。

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