Пропускная способность Cv и Kv: перевод из одного в другой и их отличия

Коэффициенты Kv и Cv используются при расчётах расхода жидкости или газа через элементы трубопроводной арматуры. Они позволяют определить пропускную способность оборудования при заданном перепаде давления.

Калькулятор Kv ↔ Cv и расхода среды Q (Q_n)

Описание расчётов и формул

Kv и Cv – что это такое?

Физический смысл у Kv и Cv одинаковый, отличия только в единицах измерения: Kv измеряется в метрических единицах, а Cv в имперских.

Kv — объём воды (м³/ч), проходящий при перепаде давления 1 бар при температуре 20 градусов Цельсия. Обычно используется в Европе и других континентах.

Cv — объём воды (галлонов США в минуту, GPM), проходящий при перепаде давления 1 psi (1 фунт на квадратный дюйм) при температуре 60 градусов по Фаренгейту. Обычно используется в США и Канаде.

Оба коэффициента показывают пропускную способность арматуры и позволяют сравнивать различные модели.

Формулы для пересчёта между Kv и Cv

Для воды и других несжимаемых жидкостей:

• Cv = Kv / 0.865
• Kv = Cv × 0.865

Формула для расчёта расхода жидкости Q

При перепаде давления 1 бар и температуре 20 °C:

• Q (л/мин) = Kv × 16.67

Коэффициент 16.67 получается из пересчёта м³/ч → л/мин (1000 л / 60 мин):

Kv × (1000 / 60) = Kv × 16.67

Расчёт расхода воздуха Q_n по точной формуле

Для воздуха (сжимаемой среды) используется расчёт по стандарту ISO 6358, где учитываются давление, плотность и температура.

Два режима расчёта:

• Критический режим (p₂ < 0.5×p₁):
  Qn = 257 × Kv × (p₁ / √(ρn × T))
• Дозвуковой режим (p₂ ≥ 0.5×p₁):
  Qn = 514 × Kv × √[(p₁ - p₂) × p₂ / (ρn × T)]

Где:
Kv — коэффициент пропускной способности (м³/ч)
p₁, p₂ — давление на входе и выходе (бар)
ρn — плотность воздуха при нормальных условиях (кг/м³)
T — температура в Кельвинах (T = °C + 273.15)

Почему используется коэффициент 257 и 514?

Они получены при приведении уравнений массового расхода к нормальным условиям (T = 293.15 K, ρ_n = 1.2…1.293 кг/м³) и переводе результата в нл/мин. Это стандартные инженерные коэффициенты в пневматике.

Упрощённая формула (статическая модель)

В производственных каталогах, например Camozzi или Festo, часто указывают приближённое значение расхода воздуха:

• Q_n (нл/мин) ≈ Kv × 1144.4

Эта формула удобна для быстрой оценки при p₁ = 6 бар, p₂ = 1 бар, T = 20 °C, но не учитывает параметры среды.

Единицы измерения

• м³/ч — кубометры в час (стандартная единица для Kv)
• GPM — галлоны в минуту (стандартная единица для Cv, США)
• нл/мин — нормальные литры в минуту (для воздуха, приведённые к 20 °C и 1.013 бар)

Когда использовать какую формулу?

• Если рассчитывается вода или несжимаемая жидкость — используйте Q = Kv × 16.67.
• Если рассчитывается воздух или газ — используйте Q_n по одной из формул выше.
• Если вы просто сравниваете клапаны по каталогу — можно использовать Q_n = Kv × 1144.4.