ضریب شیر Cv یا ضریب جریان شیر یک روش مناسب برای ارتباط نرخ جریان با افت فشار است. این اندازه گیری نسبی کارایی یک شیر را ارائه می دهد. ضریب شیر معمولاً با Cv نشان داده می شود.
به طور کلی ، ضریب جریان شیر یا Cv عددی است که نشان دهنده توانایی یک شیر برای عبور جریان از طریق آن است. هرچه مقدار Cv بیشتر باشد ، جریان از طریق شیر با افت فشار معین بیشتر خواهد بود. همچنین ، CV شیر مستقیماً با باز شدن شیر ارتباط دارد. هرچه شیر بزرگ تر باشد ، Cv بزرگتر است. بالاترین ضریب شیر ممکن برای یک شیر زمانی پیدا می شود که شیر کاملاً باز باشد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله ترانسمیتر فشار را مطالعه و در صورت داشتن سوال با کارشناسان ای شاپ صنعت تماس حاصل نمایید.
واحد Cv چیست؟
واحد ضریب Cv شیر آمریکا gal/min ، lbf/in2 است. با این حال ، تعداد کمی نشانه دیگر مانند Kv یا f بسته به واحدها وجود دارد. Kv با واحد l/min ، bar و f با واحد Imp gal/min ، lbf/in2 اندازه گیری می شود. توجه داشته باشید که هر سه را می توان به راحتی با استفاده از عوامل ذکر شده در جدول 1 به یکدیگر تبدیل کرد.
جدول 1: عوامل تبدیل Cv ، Kv و f
چگونه ضریب یک شیر را پیدا می کنید؟
معادلات ضریب شیر برای مایعات و گازها متفاوت است. معادله ریاضی ضریب شیر در زیر آورده شده است.
Cv ضریب شیر برای مایعات
ضریب شیر مایعات توسط
Cv=Q*√(SG/ΔP)
Q نشان دهنده میزان جریان است (گالن ایالات متحده در دقیقه).
SG وزن مخصوص سیال را نشان می دهد (برای آب = 1).
ΔP افت فشار روی شیر (در psi) است.
Cv ضریب جریان شیر است.
پس از معادله فوق ضریب شیر ، Cv برای مایعات را می توان به عنوان حجم آب در 60 درجه فارنهایت که در دقیقه از طریق شیر ای با افت فشار 1 psi از شیر عبور می کند ، تعریف کرد.
مقدار Cv یک شیر 1 به این معنی است که یک شیر 1 گالن در دقیقه (GPM) 60oF آب با افت فشار (Dp) 1 (PSI) از روی شیر عبور می کند. به طور مشابه ، یک شیر با Cv 280 از 280 GPM آب 60 درجه فارنهایت با افت فشار 1 PSI عبور می کند.
Cv ضریب شیر کارآمد برای گازها
برای گازها (جریان غیر بحرانی) ضریب شیر توسط
Cv=0.06223Q√[(T*SG)/{Z*(P12-P22)}
Q میزان جریان (فوت مکعب استاندارد در دقیقه) است.
P1 فشار بالادست است (در psia)
P2 فشار پایین دست است (در psia)
Z عامل تراکم پذیری است
T دمای مطلق است (در 0K)
SG وزن مخصوص (برای هوا = 1)
برای جریان بحرانی گازها ، Cv با استفاده از فرمول زیر تعیین می شود:
Cv=0.06223(Q/P1J)√{(T*SG)/Z}
در اینجا ، J تابعی از نسبت حرارتی خاص (r) و (R = P2/P1) است که از جدول 2 گرفته شده است.
جدول 2: مقادیر J برای یافتن Cv گازها در جریان بحرانی
ضریب شیر در انتخاب شیر بسیار مهم است زیرا در تصمیم گیری اندازه شیر مناسب برای یک برنامه خاص کمک می کند. اندازه شیر ، درجه باز شدن شیر ، طراحی جزئیات و ساخت شیر بر ضریب شیر تأثیر می گذارد. معمولاً ضریب شیر برای شیرهای جداگانه با دهانه کامل ذکر می شود.
اهمیت ضریب شیر (Cv) چیست؟
Cv نامناسب برای یک شیر ممکن است عملکرد آن را به یکی از روش های زیر کاهش دهد:
وقتی CV محاسبه شده در مقایسه با Cv مورد نیاز برای یک برنامه خاص کوچک است:
- شیر یا تریم داخلی آن کوچک خواهد بود ، که برای مایع فرآیند رنج و سختی ایجاد می کند.
- محدودیت در شیر می تواند فشار بالادست را افزایش دهد که ممکن است باعث خرابی تجهیزات بالادستی شود.
- ممکن است افت فشار بیش از آنچه انتظار می رود منجر به کاویتاسیون یا فلشینگ شود.
از سوی دیگر ، اگر Cv برآورد شده برای یک فرآیند مورد نیاز زیاد باشد ،
Cv بالاتر منجر به انتخاب شیرهای بزرگتر می شود که به نوبه خود هزینه ، نیاز فضا و وزن را افزایش می دهد. اگر شیر در سرویس شیر گاز استفاده شود ، Cv بالا یک مشکل کنترل قابل توجه ایجاد می کند. همچنین افت فشار بیشتر و سرعتهای سریعتر منجر به کاویتاسیون ، فلشینگ یا فرسایش قطعات تریم خواهد شد.
چرا باید به ضرایب شیر اهمیت دهیم؟
داشتن یک درک اولیه از Cv می تواند به طرق مختلف کمک کند:
- دانش Cv در انتخاب اندازه مناسب شیر برای یک برنامه خاص کمک می کند.
- می توان شیرهای شرکت های مختلف و ظرفیت جریان آنها را مقایسه کرد.
- مقدار Cv به درک تأثیر فشار در سیستم می پردازد.
هر شیر دارای ضریب شیر مخصوص به خود است. با توجه به پیکربندی لوله یا طراحی تریم ، تولید کنندگان شیر معمولاً این داده های Cv را برای سبک های مختلف شیر منتشر می کنند. گاهی اوقات آنها یک منحنی Cv ارائه می دهند که رابطه ضریب جریان شیر را با توجه به باز شدن شیر فراهم می کند.
چگونه می توان ضرایب جریان شیر را با هم ترکیب کرد؟
ضرایب جریان شیر را می توان به راحتی بسته به نوع جریان به صورت موازی یا سری ترکیب کرد.
برای جریان موازی ، ضرایب جریان به صورت Cv = Cv1+Cv2+Cv2+Cv4+…
برای جریان در سری ضرایب جریان به شرح زیر ترکیب می شوند: (1/Cv) 2 = (1/Cv1) 2+ (1/Cv2) 2+91/Cv3) 2+ (1/Cv4) 2+….
