Fluidik-beregner

^Bemærk:

^{De formler og beregningsværktøjer, der findes her, er beregnet til en omtrentlig bestemmelse af Kv-værdi, flow og trykfald. Resultaterne er en uforbindende vejledning og erstatter hverken den tekniske planlægning eller det individuelle systemdesign.}

^{Vi beder om din forståelse for, at vi ikke kan påtage os noget ansvar for beregningsresultaternes nøjagtighed, fuldstændighed eller anvendelighed, ej heller for fejl eller skader i planlægningen, der måtte opstå som følge heraf.}

For at dimensionere en ventil og dermed finde den korrekte ventiltype til specifikke krav og anvendelser er det ofte nødvendigt at foretage forskellige beregninger. Således hjælper f.eks. Kv-værdien med at finde flowhastigheden og det medfølgende tryktab. Ved hjælp af vores gratis Fluidik-beregner kan du her hurtigt og nemt beregne disse værdier.

Flowkoefficient

Hvad betyder flowkoefficienten?

Kv-værdien er en standardiseret teknisk værdi, der har eksisteret siden 1950’erne for det flow, der kan opnås gennem en ventil. Beregningen af en Kv-værdi udføres efter DIN EN 60 534, hvor værdien beregnes i henhold til retningslinjerne VDE/VDI 2173 ved måling af vand ved et tryktab på ca. 1 bar og en temperatur på 5-30°C. Resultatets enhed angives i m3/h.

Herudover står denne karakteristiske ventilværdi kun for et bestemt ventilslag, altså en specifik åbningsgrad. Således har en ventil så mange Kv-værdier, som der er indstillingstrin. En on/off ventil har således kun en Kv-værdi og reguleringsventiler Kv-værdier for hver stilling. Den tekniske værdi for det maksimale slag på 100% er Kvs-værdien.

Forskel mellem værdierne Cv & Kv

Cv-værdien, der ofte bruges synonymt, er den amerikanske måleenhed, som angives i USG/min (US-Gallon per minute), og derfor ikke kan sidestilles med Kv-værdien. Her findes der omregningsformler:

Kv = 0.857 * Cv 

Cv = 1.165 * Kv

Formler til beregning af ventilkoefficienten for væsker og gasser

Kv-beregning af væsker

For at beregne Kv-værdien for væsker, skal flowet i l/min eller m3/h, mediets densitet før ventilen og tryktabet via ventilen kendes, altså differencen mellem indgangs- og returtryk.

Q = Flow i m³/h
Δp = Tryktab i bar
ρ Væskes densitet i kg/m³

Kv-beregning af gasser

Ved beregningen af gasser skelnes der mellem under- og overkritisk strømningstilstand. Underkritisk betyder, at ventilens indgangs- og returtryk bestemmer gennemstrømningen. Jo større returtrykket bliver, altså trykket efter ventilen (p2), desto mindre bliver flowet.

Overkritisk betyder omvendt, at gennemstrømningen kun afhænger af indgangstrykket, hvor floweffekten ”Chokings“ optræder. Her optræder teoretisk lydens hastighed ved stor trykdifference (Δp > p1/2) i ventilens snævreste tværsnit. Mediet, der bevæger sig med acceleret hastighed på grund af tryktabet, kan ikke strømme hurtigere end lydens hastighed (Mach 1), selvom returtrykket sænkes yderligere. Ved gasser udføres den standardiserede beregning ved 1013 hPa og 0°C med QN som standardflowmængde og standarddensitet ρN. Her skal temperaturpåvirkningen også tages i betragtning.

Kalkulation ved underkritisk strømning (subsonisk hastighed)

Kalkulation ved overkritisk strømning (lydens hastighed)

p₁ = absolut indløbstryk i bar
p₂ = absolut returtryk i bar
Δ_p = Tryktab i bar
Q_N = flow rate, standardiseret, i m³/h
ρ_N = densitet (massefylde), standardiseret, i kg/m³
T = Absolut temperatur før ventilen i Kelvin

Måleopbygning til Kv-værdi-beregning af ventiler

Billedet, der vises nedenfor, viser en måleopbygning til beregning af Kv-værdier ved et givet tryktab. Her er 1 kontrolobjektet, altså den ventil, der skal kontrolleres, og 2 strømningsmåleren. I forsøgsopbygningen findes der herudover målesteder til indgangs- (3) og returtryk (4) og en strømreguleringsventil (5). Sluttelig er der tilsluttet et temperaturmåleapparat (6) til måling af gasformige medier.

1 Kontrolobjekt
2 Strømningsmåler
3 Manometer: Tryk før ventilen (indgangstryk)
4 Manometer: Tryk efter ventilen (returtryk)
5 Strømreguleringsventil
6 Temperaturmåleapparat

Flowhastighed

Hvad betyder flowhastigheden Q?

En anden teknisk værdi fra fluidteknikken kaldes flow eller volumenflow eller volumenstrøm. Den betegner, hvor stor volumen af en væske der strømmer gennem en ventil inden for en bestemt tid.

For at beregne en væskes flowmængde, skal Kv-værdien, mediets densitet og trykdifferencen mellem indgangs- og returtrykket være kendt. Bürkert angiver for eksempel medierne ilt, kulmonoxid og ethan. Her er den pågældende densitet allerede gemt, og trykdifferencen beregnes automatisk, så det kun er Kv-værdiens felter og indgangs- samt returtrykket der skal udfyldes.

Formler til beregning af flowet for forskellige medier

Flowberegning ved væsker

Flowmængden beregner du med følgende formel:

Q = Flowmængde
Kv = Flowkoefficient i m³/h
Δp = Tryktab i bar
ρ = Densitet i kg/m³

Flowberegning for gasser

En gas’ standardiserede flow kræver ligeledes Kv-værdien, herudover standarddensiteten, indgangs- og returtrykket og temperaturen på mediet. Herudover skal der igen skelnes mellem under- og overkritisk strømning.

Kalkulation ved underkritisk strømning

Kalkulation ved overkritisk strømning

p₁ = absolut indløbstryk i bar
p₂ = absolut returtryk i bar
Δp = Tryktab i bar
Kv = Flowkoefficient i m³/h
ρ_N = standarddensitet ved 0 °C i kg/m³
T = Temperatur i Kelvin

Tryktab via ventilen

Sådan beregnes tryktabet via en ventil

Trykfaldet betegner differencen mellem mediets indgangstryk foran ventilen og returtrykket efter ventilen. Denne måleværdi refererer til en væskes energitab ved gennemstrømningen gennem en ventil og angives i bar. Til beregningen af et tryktab med hensyn til en væske kræves Kv-værdien, væskens densitet og flow. I det følgende finder du den formel, der ligger til grund for beregningen.

Formlerne til beregning af trykfaldet til forskellige aggregattilstande

Tryktabberegning ved væsker

ρ = Densitet i kg/m³
Q = Flow i m³/h
Kv = Flowkoefficient i m³/h

Tryktabberegning ved gasser

Ved beregningen til et gasformigt medie skelnes der mellem under- og overkritisk strømning, og der kræves følgende værdier: Kv-værdi, standardflow ved 1013 hPa og 0°C, herudover standarddensitet, returtryk og medietemperatur.

Kalkulation ved underkritisk strømning

Kalkulation ved overkritisk strømning

p₁ = absolut indløbstryk i bar 
p₂ = absolut returtryk i bar
ρ_N = standarddensitet ved 0 °C i kg/m³
T = Temperatur i Kelvin
Q_N = Flow, standardiseret, i m³/h
Kv = Flowkoefficient i m³/h

Vælg fra en lang række eksisterende medier, som brom eller neon, som er gemt med deres densitet, eller opret et nyt medie. Her skal du kun angive væskens densitet og aggregatets tilstand. Mens du indtaster de nødvendige data til din ønskede værdi, arbejder Fluidik-beregneren allerede i baggrunden og viser dig udover slutresultatet automatisk også mellemresultaterne i kassen øverst til højre.

Start beregningen her

Ønsker du at beregne andre stoffer, som f.eks. vanddamp, eller særlige strømningsbetingelser, som udløses af en dårligt flow eller højere viskositeter? Eller søger du en procesventil, som passer perfekt til dine krav? Så skal du bruge vores ventildimensionerings-tool til valg af specielt procesventiler. Dimensionér ventilen her