محاسبه و انتخاب شیر کنترل: ضریب جریان Cv و Kv در عمل

چرا سایز شیر کنترل مهم است؟

شیر کنترل بزرگ‌تر از نیاز، بیشتر زمان نزدیک بسته کار می‌کند و تنظیم را ناپایدار می‌کند؛ شیر کوچک نمی‌تواند حداکثر دبی را عبور دهد. هدف این است که در دبی عادی، شیر حدود ۵۰ تا ۷۰ درصد باز باشد.

فرمول پایه‌ی مایعات

Kv = Q · √(SG / ΔP) Cv = 1.156 · Kv

در این رابطه Q دبی حجمی بر حسب m³/h، ΔP افت فشار دو سر شیر بر حسب bar و SG چگالی نسبی سیال است. Kv ضریبی است که دبی آب ۲۰ درجه را در ۱ bar افت فشار بر حسب m³/h می‌دهد.

مثال عددی
آب با دبی ۴۰ m³/h و افت فشار مجاز ۱ bar: Kv = 40·√(1/1) = ۴۰ و Cv ≈ ۴۶. با ضریب اطمینان ۲۰ درصد، Kv مورد نیاز ۴۸ است و باید نزدیک‌ترین Kvs بالاتر (۶۳ برای DN65) را انتخاب کرد.

مشخصه‌ی شیر: خطی یا درصد-مساوی؟

• خطی: دبی متناسب با بازشدگی؛ مناسب وقتی افت فشار شیر تقریباً ثابت است (کنترل سطح، دبی با پمپ ثابت).
• درصد-مساوی: هر درصد حرکت، درصد ثابتی دبی را تغییر می‌دهد؛ برای کنترل دما و فشار و وقتی افت فشار با دبی تغییر می‌کند.
• باز شدن سریع: برای قطع‌ووصل و کاربردهای ایمنی.

اقتدار شیر (Valve Authority)

اقتدار β نسبت افت فشار شیر در حالت کاملاً باز به افت فشار کل مدار است. اگر β کمتر از ۰.۳ باشد، مشخصه‌ی نصب‌شده از مشخصه‌ی ذاتی فاصله می‌گیرد و کنترل ضعیف می‌شود؛ مقدار ۰.۳ تا ۰.۵ توصیه می‌شود.

هشدار
برای گاز و بخار فرمول متفاوت است و باید جریان بحرانی (Choked) و ضریب انبساط Y بررسی شود. هرگز از فرمول مایعات برای بخار استفاده نکنید.