מהו מקדם הזרימה
מקדם הזרימה, המכונה Cv (תקן אמריקאי/אירופאי), Kv (תקן בינלאומי), או ערך C, הוא פרמטר טכני קריטי המגדיר את קיבולת הזרימה של שסתומים תעשייתיים כמו שסתומי בקרה ווסתים.
הגדרת ערך קורות חיים
מקדם הזרימה (Cv) של השסתום מייצג את מקדם הזרימה המציין את יכולתו של השסתום להעביר נוזל בתנאים ספציפיים. הוא מכמת את קצב הזרימה הנפחי של נוזל או גז דרך השסתום בירידת לחץ נתונה. ערכי Cv גבוהים יותר מצביעים על קיבולת זרימה גדולה יותר.
מהו CV (ערך קיבולת)
ערך קיבולת (CV) של השסתום מודד את קיבולת הזרימה ומחושב בתנאי בדיקה סטנדרטיים:
• שסתום פתוח לחלוטין
• ירידת לחץ (ΔP) של 1 psi על פני השסתום
• נוזל: מים בטמפרטורה של 15.5°C (60°F)
• קצב זרימה: גלונים אמריקאיים לדקה (GPM)
פתיחת שסתום לעומת ערך קורות חיים
CV/Kv ופתיחת שסתום (%) הם מושגים נפרדים:
• הגדרת Kv (תקן סיני):קצב זרימה במ"ק/שעה כאשר ΔP = 100 kPa, צפיפות הנוזל = 1 גרם/סמ"ק (מים בטמפרטורת החדר).
*דוּגמָה:Kv=50 פירושו זרימה של 50 מ"ק/שעה בלחץ של 100 קילופסקל ΔP.*
• אחוז פתיחה:מיקום פקק/דיסקת השסתום (0% = סגור, 100% = פתוח לחלוטין).
חישוב קורות חיים ויישומים מרכזיים
Cv מושפע מתכנון השסתום, גודלו, חומרו, משטר הזרימה ותכונות הנוזל (טמפרטורה, לחץ, צמיגות).
נוסחת הליבה היא:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
אֵיפֹה:
• ש= קצב זרימה נפחי
•ΔP= הפרש לחצים
•ρ= צפיפות נוזל
המרה: קורות חיים = 1.167 קילו-וולט
תפקיד בבחירת ותכנון שסתומים
CV משפיע ישירות על יעילות מערכת בקרת הנוזלים:
•קובע את גודל וסוג השסתום האופטימליים עבור קצבי זרימה יעד
•מבטיח יציבות המערכת (למשל, מונע מחזורי הפעלה של המשאבה באספקת המים של הבניין)
•קריטי לאופטימיזציה של אנרגיה
שינויי קורות חיים בין סוגי שסתומים
קיבולת הזרימה משתנה בהתאם לעיצוב השסתום (הנתונים מקורם בתקני ASME/API/ISO):
| סוג שסתום | מאפיינים עיקריים | קורות חיים לדוגמה (תקן FCI) |
|---|---|---|
שסתום שער | קורות חיים בינוניים (DN100 ≈ 400); ויסות לקוי; הימנעו מפתיחה של <30% (סיכון למערבולת לפי ASME B16.34) | DN50: ~120 |
שסתום כדור | יחס קורות חיים גבוהים (שסתומי שער ×1.8); בקרת זרימה ליניארית; מומלץ API 6D לצנרת | כדור V DN80: ≈375 |
שסתום פרפר | חסכוני לגדלים גדולים; דיוק של ±5% (קיזוז משולש); הגבר זרימה מוגבל >70% פתוח | פרוסת DN150: ~2000 |
שסתום גלובוס | התנגדות גבוהה (Cv ≈ 1/3 משסתומי כדור); בקרה מדויקת (לשימוש רפואי/מעבדתי) | DN50: ~40 |
פרמטרי זרימה מרכזיים וגורמים משפיעים
ביצועי השסתומים מוגדרים על ידי שלושה פרמטרים (לפי מכון בקרת נוזלים):
1. ערך קורות חיים:זרימת GPM ב-1 psi ΔP (למשל, שסתום כדורי DN50 ≈ 210 לעומת שסתום שער ≈ 120).
2. מקדם התנגדות זרימה (ξ):
•שסתום פרפר: ξ = 0.2–0.6
•שסתום גלובוס: ξ = 3–5
הנחיות לבחירה ושיקולים קריטיים
תיקון צמיגות:
יש להחיל מכפילים על Cv (למשל, נפט גולמי: 0.7–0.9 לפי ISO 5208).
שסתומים חכמים:
אופטימיזציה של CV בזמן אמת (למשל, ממקם Emerson DVC6200).
מערכות בדיקת מקדם זרימה
בדיקה דורשת תנאים מבוקרים עקב רגישות המדידה:
•התקנה (לפי איור 1):
מד זרימה, מדחום, שסתומי וינצ'ינג, שסתום בדיקה, מד ΔP.
1. מד זרימה 2. מדחום 3. שסתום מצערת במעלה הזרם 4 ו-7. חורי הדבקה ללחץ 5. שסתום בדיקה 6. מכשיר מדידה להפרש לחץ 8. שסתום מצערת במורד הזרם
4. המרחק בין חור הניקוז ללחץ לבין השסתום הוא פי 2 מקוטר הצינור
7. המרחק בין חור הניקוז ללחץ לבין השסתום הוא פי 6 מקוטר הצינור
•בקרות מפתח:
- שסתום במעלה הזרם מווסת את לחץ הכניסה.
- שסתום במורד הזרם שומר על לחץ יציב (גודל נומינלי > שסתום בדיקה כדי להבטיח זרימה חנוקה)inשסתום בדיקה).
•סטנדרטים:
JB/T 5296-91 (סין) לעומת BS EN1267-1999 (האיחוד האירופי).
•גורמים קריטיים:
מיקום הברז, תצורת צנרת, מספר ריינולדס (נוזלים), מספר מאך (גזים).
מגבלות ופתרונות לבדיקה:
•שסתומי בדיקה של מערכות נוכחיות ≤DN600.
•שסתומים גדולים יותר:השתמש בבדיקת זרימת אוויר (לא מפורטת כאן).
השפעת מספר ריינולדס: נתונים ניסויים מאשרים שמספר ריינולדס משפיע באופן משמעותי על תוצאות הבדיקה.
נקודות מפתח
•Cv/Kv מגדיר את קיבולת הזרימה של השסתום בתנאים סטנדרטיים.
•סוג השסתום, גודלו ותכונות הנוזל משפיעים באופן קריטי על ה-Cv.
•בדיקה דורשת הקפדה קפדנית על פרוטוקולים (JB/T 5296-91/BS EN1267) לשם דיוק.
•תיקונים חלים על צמיגות, טמפרטורה ולחץ.
(כל הנתונים מקורם בתקני ASME/API/ISO ומספרי מידע של יצרני שסתומים.)
זמן פרסום: ינואר-06-2025