Kv, bir vananın 1 bar basınç düşümünde geçirdiği su debisini m³/h cinsinden gösterir. Kvs ise vananın tam açıkken verdiği Kv değeridir. Kontrol vanası seçerken önce gereken Kv hesaplanır. Bunun için prosesin en yüksek debisi, vana üzerindeki basınç farkı ve akışkan yoğunluğu kullanılır. Ardından Kvs değeri bunun üzerinde olan ve vanayı kontrol aralığında çalıştıran vana seçilir.
Sıvılar için formül şu: Kv = Q × √(ρ / (1000 × Δp)). Burada Q debi (m³/h), Δp basınç farkı (bar), ρ yoğunluk (kg/m³).
Bu yazı vanalardaki Kv değeriyle ilgili. Elektrik motorlarındaki KV değeri ya da elektrikteki kVA başka kavramlar.
Yazıda hesabın adımlarını, basınç farkının nasıl seçildiğini, Kvs'nin vana açıklığını nasıl belirlediğini ve Valftek VTC glob kontrol vanalarının Kvs değerlerini bulacaksınız. Teklif için gereken genel teknik bilgileri ise vana teklifi için gerekli teknik bilgiler yazımızda ayrıca listeledik.
İçindekiler
- Kv ve Kvs nedir
- Sıvılar için Kv nasıl hesaplanır
- Basınç farkı nasıl seçilir: vana otoritesi
- Kvs nasıl seçilir: vana hangi açıklıkta çalışır
- Lineer mi, eş yüzdeli mi
- Çap, kapatma basıncı ve yüksek basınç farkı
- Valftek VTC kontrol vanalarında Kvs değerleri
- Kv hesabı için gereken üç ek bilgi
- Sık sorulan sorular
Kv ve Kvs nedir
Kv, vananın belirli bir açıklıkta ve 1 bar basınç düşümünde geçirdiği su debisidir. Vana açıldıkça Kv büyür. Kvs ise vananın tam açıkken ulaştığı Kv değeri. Bu sabit sayı vananın kapasitesini gösterir, üretici kataloğunda verilir. Seçim yaparken hesapladığınız Kv'yi, vananın Kvs değeriyle karşılaştırırsınız.
Valftek'in VTC broşürü Kvs'yi şöyle tanımlıyor: bir vananın 1 bar basınç düşümünde 5-30 °C sıcaklıktaki su için sağlayabileceği en yüksek debi (m³/h).
Kv ile Cv farkı. Cv aynı kavramın ABD birimleriyle ifadesi. Dönüşüm yaklaşık olarak şöyle:
- Cv ≈ 1,16 × Kv
- Kv ≈ 0,865 × Cv
Sıvılar için Kv nasıl hesaplanır
Sıvılar için Kv dört adımda hesaplanır. Önce vananın geçireceği en yüksek debi, sonra vana üzerinde düşmesine izin verilen basınç farkı, ardından akışkanın çalışma sıcaklığındaki yoğunluğu belirlenir. Son adımda bu üç değer formüle yerleştirilir. Hesaplanan değer, seçilecek vananın Kvs değerinin altında kalmalıdır.
- En yüksek debiyi belirleyin (Q). Vananın geçirmesi gereken en yüksek debi, m³/h olarak.
- Basınç farkını belirleyin (Δp). Vana açıkken giriş ile çıkış arasında düşmesine izin verilen basınç farkı, bar olarak.
- Yoğunluğu belirleyin (ρ). Akışkanın çalışma sıcaklığındaki yoğunluğu, kg/m³ olarak. Su için yaklaşık 1000 kg/m³.
- Formülü uygulayın. Kv = Q × √(ρ / (1000 × Δp))
Örnek. Saatte 12 m³ su geçirecek ve üzerinde 0,8 bar basınç düşmesine izin verilen bir vana için Kv = 12 × √(1000 / (1000 × 0,8)) ≈ 13,4 m³/h.
Yoğunluk sonucu doğrudan değiştiriyor. Aynı debi ve basınç farkında yoğunluğu 850 kg/m³ olan bir yağ için Kv ≈ 12,4 m³/h çıkıyor.
Aynı formül, akışkanın suya göre bağıl yoğunluğuyla (G, su için 1) Kv = Q / √(Δp / G) şeklinde de yazılır. İki yazım aynı sonucu verir.
Buhar ve gazlarda hesap farklı. Akışkan sıkıştırılabilir olduğu için bu formül kullanılmaz. Kontrol vanası boyutlandırma denklemleri IEC 60534-2-1 standardında tanımlı. Buhar hattında vana önü ve sonrası basıncı, sıcaklığı ve kütlesel debiyi üreticiyle paylaşarak hesap yaptırmak gerekiyor.
Basınç farkı nasıl seçilir: vana otoritesi
Basınç farkı keyfi seçilmez. Vananın debiyi ne kadar iyi kontrol edeceğini, devredeki diğer kayıplara göre vana üzerinde ne kadar basınç düştüğü belirler. Bu oran vana otoritesi diye adlandırılır. Vana üzerindeki basınç farkı çok küçük seçilirse gereken Kv büyür, vana büyür ve kontrol zayıflar.
Vana otoritesi (N). Tam açık vanadaki basınç düşümünün, debisi değişen devredeki toplam basınç düşümüne oranı:
N = Δp vana / (Δp vana + Δp devre)
Δp devre, debisi değişen devredeki boru, dirsek, ısı değiştirici gibi elemanlardaki kayıpların toplamı. Bu kayıpların nereden kaynaklandığını basınç kaybı yazımızda anlattık.
Su sistemleri için yaygın bir tasarım önerisi, iki yollu kontrol vanasında N'nin 0,5'e yakın olması ve 0,2'nin altına düşmemesi.
Yukarıdaki örnekte ısı değiştirici ve borulardaki kayıp en yüksek debide 0,8 bar olsun. Vana için de 0,8 bar seçmek N = 0,8 / 1,6 = 0,5 verir.
Pompa enerjisinden tasarruf için vana üzerindeki farkı 0,2 bara indirmek cazip görünebilir. Bu durumda N = 0,2 / 1,0 = 0,2'ye düşer. Gereken Kv de 13,4'ten 26,8'e çıkar. Vana büyür, otorite alt sınıra iner ve küçük strok değişimleri büyük debi değişimine yol açar.
Burada bir nüans var: debi azaldıkça borulardaki kayıp da azalır, bu yüzden vana üzerindeki basınç farkı düşük debide genellikle artar. Bu, en düşük debide gereken Kv'yi daha da küçültür. Aşırı boyutlandırmanın enerji ve kontrol tarafındaki etkisini enerji verimliliği yazımızda ayrıca ele aldık.
Kvs nasıl seçilir: vana hangi açıklıkta çalışır
Hesaplanan Kv, seçilecek vananın Kvs değerinin altında kalmalıdır. Kvs'nin ne kadar büyük olacağı ise vananın hangi açıklıkta çalışacağını belirler. Kvs hesaplanan değere çok yakın seçilirse vana en yüksek debide neredeyse tam açık kalır. Kvs çok büyük seçilirse vana küçük açıklıklarda çalışır ve ayar zorlaşır.
VTC broşüründeki karakteristik tablolarına göre örnekteki Kv ≈ 13,4 değeri için üç Kvs seçeneğinde vananın yaklaşık açıklığı şöyle:
| Kvs (m³/h) | Lineer karakteristikte açıklık | Eş yüzdeli karakteristikte açıklık |
|---|---|---|
| 16 | Yaklaşık %84 | Yaklaşık %93 |
| 27 | Yaklaşık %50 | Yaklaşık %76 |
| 45 | Yaklaşık %30 | Yaklaşık %61 |
Değerler broşürdeki açıklık tablolarından ara değer alınarak hesaplandı.
Kvs 16 seçilirse vana en yüksek debide neredeyse tam açık çalışır ve debi artışı için pay kalmaz. Kvs 45 seçilirse vana küçük açıklıklarda çalışır. Küçük bir strok değişimi büyük bir debi değişimine yol açar.
En düşük debide açıklık kontrolü
Kvs seçimi yalnızca en yüksek debiye göre yapılmaz. En düşük debide vananın kaç açık kalacağı da kontrol edilmelidir. Pratikte glob kontrol vanası, beklenen tüm işletme koşullarında yaklaşık %20 ile %80 açıklık arasında çalışacak şekilde seçilir. Bu aralığın dışında kontrol zorlaşır.
Aynı örnekte en düşük debi 3 m³/h olsun. Basitlik için basınç farkı yine 0,8 bar alınırsa en düşük debide gereken Kv ≈ 3,35 m³/h. Açıklıklar şöyle değişiyor:
| Kvs (m³/h) | Lineer: en düşük ve en yüksek debi | Eş yüzdeli: en düşük ve en yüksek debi |
|---|---|---|
| 16 | %21 ile %84 | %51 ile %93 |
| 27 | %12 ile %50 | %39 ile %76 |
| 45 | %7 ile %30 | %29 ile %61 |
Tablo önemli bir şey gösteriyor. Debi aralığı 4'e 1 olduğunda lineer karakteristikte hiçbir seçenek %20 ile %80 arasına tam girmiyor. Eş yüzdeli karakteristikte ise Kvs 27 ve Kvs 45 bu aralıkta kalıyor. Hangisinin seçileceği, debi artışı için ne kadar pay bırakılmak istendiğine bağlı.
Lineer mi, eş yüzdeli mi
Akış karakteristiği, vana açıklığı ile debi arasındaki ilişkiyi tanımlar. Lineer karakteristikte bu ilişki doğrusaldır. Eş yüzdeli karakteristikte ise küçük açıklıklarda debi yavaş, büyük açıklıklarda hızlı artar. Debi aralığı geniş olan ve düşük debide de hassas kontrol isteyen uygulamalarda eş yüzdeli karakteristik vanayı kontrol aralığında tutmayı kolaylaştırır.
VTC broşürü iki karakteristiği şöyle tanımlıyor:
Lineer. Açılma oranı ile debi arasında doğrusal ilişki var. Daha öngörülebilir kontrol isteyen uygulamalarda tercih ediliyor.
Eş yüzdeli. Vana açıklığı belirli bir yüzde arttığında debi, mevcut debinin belirli bir yüzdesi kadar artıyor.
Broşürdeki tablolara göre vana açıklığına karşılık gelen Kv, Kvs'nin şu oranlarına denk geliyor:
| Vana açıklığı | %10 | %20 | %30 | %40 | %50 | %60 | %70 | %80 | %90 | %100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lineer | %10 | %20 | %30 | %40 | %50 | %60 | %70 | %80 | %90 | %100 |
| Eş yüzdeli | %3 | %4 | %8 | %13 | %20 | %29 | %40 | %56 | %76 | %100 |
Broşür bu değerlerin standart tasarım değerleri olduğunu, farklı değerlerin de uygulanabildiğini belirtiyor. Değerler tam geçişli, tek sitli, üstten yataklı, akışı sit altından olan ve normalde kapalı vanalar için geçerli. Daha küçük orifislerde değişebiliyor.
Çap, kapatma basıncı ve yüksek basınç farkı
Kvs belirlendikten sonra üç kontrol daha yapılır: vana çapı, kapatma basıncı ve yüksek basınç farkında tapa tasarımı. Aynı Kvs birden fazla çapta bulunabildiği için çap boru çapına göre değil, Kvs ve kapatma koşuluna göre seçilir. Kapatma basıncı ise aktüatörün büyüklüğüne ve yay aralığına bağlıdır.
Vana çapı. VTC broşürüne göre örneğin Kvs 27 hem DN40, hem DN50, hem DN65 vanada var. Kvs 16 ise DN32, DN40 ve DN50'de. Önce gereken Kvs, sonra boru hattına ve kapatma koşuluna uygun çap seçilir. Kontrol vanası bu yüzden boru hattından bir çap küçük olabilir. DN ve PN'nin neyi ifade ettiğini DN, PN ve ANSI Class yazımızda anlattık.
Kapatma basıncı. Vananın kapalıyken tutabileceği basınç farkı, aktüatörün büyüklüğüne ve yay aralığına göre değişir. Broşürdeki tabloda örneğin DN15 vanada, Kvs 1 ile 4 aralığında ve 280 cm² aktüatörle:
- Yay aralığı 0,2-1,0 bar seçildiğinde kapatma basıncı 7,8 bar
- Yay aralığı 0,4-2,0 bar seçildiğinde 20,7 bar
- Yay aralığı 0,8-2,4 bar seçildiğinde 40 bar
Tablodaki değerler ters etkili pnömatik aktüatörler için geçerli. Direkt etkili değerler için üreticiyle iletişime geçmek gerekiyor.
Yüksek basınç farkı. Sıvılarda vana üzerindeki basınç farkı büyüdükçe kavitasyon ve tıkanmış akış riski doğar. Bu durumda basit formül gereken Kv'yi olduğundan küçük gösterir. Hesabın IEC 60534-2-1'deki tıkanmış akış kontrolüyle yapılması gerekir. Tapa tasarımı da önem kazanır. VTC broşüründe üç tapa seçeneği var:
- Parabolik tapa. Küçük strokta hassas debi ayarı, büyük strokta yüksek kapasite.
- Çok delikli tapa. Gazlarda yüksek fark basıncında oluşan gürültüyü azaltmak için akışı çok sayıda delikten geçiriyor.
- Çok delikli ve kafesli tapa. Delikli tapaya eklenen kafes, basınç düşümünü birden fazla kademeye bölüyor. Zorlu servis koşulları için tasarlanmış.
Valftek VTC kontrol vanalarında Kvs değerleri
Valftek VTC pnömatik glob kontrol vanaları PN16, PN25 ve PN40 basınç sınıflarında, DN15-DN200 çaplarda ve flanşlı olarak üretiliyor. VTC broşüründeki Kvs tablosu DN15-DN100 çaplarını kapsıyor ve 0,1 ile 160 m³/h arasında değerler içeriyor. Tabloda olmayan çaplar için broşür doğrudan Valftek ile iletişime geçilmesini istiyor.
| Çap | Kvs değerleri (m³/h) |
|---|---|
| DN15 | 0,1 / 0,16 / 0,25 / 0,4 / 0,63 / 1 / 1,6 / 2,5 / 4 |
| DN20 | 0,1 ile 4 arası değerler ve 7 |
| DN25 | 0,1 ile 4 arası değerler, 7 ve 11 |
| DN32 | 7 / 11 / 16 |
| DN40 | 11 / 16 / 27 |
| DN50 | 16 / 27 / 45 |
| DN65 | 27 / 45 / 70 |
| DN80 | 45 / 70 / 100 |
| DN100 | 70 / 100 / 160 |
Broşürdeki genel özellikler aşağıda. Belge bilgisi VTC glob kontrol vanası ürün sayfasından alındı.
| Özellik | Değer |
|---|---|
| Gövde malzemesi ve sıcaklık | Demir döküm 5.1301 (PN16): -10 / +300 °C; sfero döküm 5.3103 (PN25): -20 / +350 °C; karbon çelik 1.0619 (PN40): -20 / +400 °C |
| Bağlantı | Flanşlı (RF) |
| Trim | AISI420 / AISI316 |
| Salmastra | PTFE / grafit |
| Sızdırmazlık sınıfı | Class IV, V ve VI |
| Akış karakteristiği | On/off, lineer, eş yüzdeli |
| Kontrol sinyali | 4-20 mA, 0-10 V, 3-15 psi ya da on/off |
| Aktüatör | Yaylı diyaframlı pnömatik, ters ya da direkt etkili |
| Belgeler | TS EN 13789, PED 2014/68/EU CE |
| Uygulama | Su, sıcak su, kızgın su, buhar, kızgın yağ, basınçlı hava, LPG, akaryakıt ve diğer proses akışkanları |
Kvs ve karakteristik tablolarının tamamı VTC kontrol vanaları broşüründe. Sızdırmazlık sınıfının nasıl seçildiğini sızdırmazlık sınıfı yazımızda anlattık. Gövde malzemesine göre basınç ve sıcaklık sınırları ise basınç-sıcaklık tablosu yazımızda.
Kv hesabı için gereken üç ek bilgi
Teklif için gereken genel bilgiler (akışkan, sıcaklık, debi aralığı, basınç, yoğunluk, kontrol sinyali, güvenli konum) teklif yazımızda listeli. Kv hesabını üreticiyle birlikte yapmak için bunlara ek olarak üç bilgi gerekir. Bu üç bilgi genel listeyi tamamlar ve Kvs, karakteristik ve aktüatör seçimini doğrudan belirler.
- En düşük ve en yüksek debide basınç farkı. Vana önü ve sonrası basıncın tek bir değer olarak değil, iki uç debide ayrı ayrı verilmesi.
- İstenen akış karakteristiği. Lineer mi, eş yüzdeli mi. Bilinmiyorsa debi aralığının geniş olup olmadığı.
- Kapatma koşulu. Vana kapalıyken karşılaşacağı en yüksek basınç farkı. Aktüatör ve yay aralığı buna göre seçilir.
Sık sorulan sorular
Kv ile Kvs arasındaki fark nedir?
Kv, vananın belirli bir açıklıkta 1 bar basınç düşümünde geçirdiği su debisi. Kvs ise vananın tam açıkken verdiği Kv değeri. Kv açıklıkla değişir, Kvs sabittir.
Kv nasıl hesaplanır?
Sıvılar için Kv = Q × √(ρ / (1000 × Δp)). Q debi (m³/h), Δp basınç farkı (bar), ρ yoğunluk (kg/m³). Saatte 12 m³ su ve 0,8 bar basınç farkı için Kv ≈ 13,4 m³/h.
Kvs ne kadar büyük seçilmeli?
Hesaplanan Kv'nin üzerinde, vanayı en yüksek debide tam açığa dayandırmayacak kadar. Pratikte vana, en düşük ve en yüksek debide yaklaşık %20 ile %80 açıklık arasında çalışacak şekilde seçilir.
Vana otoritesi nedir?
Tam açık vanadaki basınç düşümünün, debisi değişen devredeki toplam basınç düşümüne oranı. Su sistemlerinde iki yollu vana için yaygın öneri 0,5'e yakın, 0,2'nin altında olmayan bir değer.
Kv ile Cv aynı şey mi?
Aynı kavramın farklı birimlerle ifadesi. Cv ABD birimleriyle veriliyor. Cv ≈ 1,16 × Kv, Kv ≈ 0,865 × Cv.
Lineer mi, eş yüzdeli mi seçilmeli?
Debi aralığı darsa ve basınç farkı sabitse lineer karakteristik yeterli olabilir. Debi aralığı genişse eş yüzdeli karakteristik vanayı düşük debide de kontrol aralığında tutmayı kolaylaştırır.
Vana çapı boru çapıyla aynı mı olmalı?
Olmak zorunda değil. Aynı Kvs birden fazla çapta bulunabildiği için çap, Kvs ve kapatma basıncıyla birlikte seçilir. Kontrol vanası boru hattından bir çap küçük olabilir.
Buhar için aynı formül kullanılır mı?
Hayır. Buhar ve gazlarda akışkan sıkıştırılabilir olduğu için hesap IEC 60534-2-1 denklemleriyle yapılır. Vana önü ve sonrası basınç, sıcaklık ve kütlesel debiyle üreticiye hesap yaptırın.
Valftek VTC kontrol vanalarında hangi Kvs değerleri var?
VTC broşürü DN15-DN100 için 0,1 ile 160 m³/h arasında Kvs değerleri listeliyor. Vanalar PN16, PN25 ve PN40 sınıflarında, DN15-DN200 çaplarda üretiliyor.
Özet
Kv, vananın 1 bar basınç düşümünde geçirdiği su debisi. Kvs, vananın tam açıkken verdiği Kv değeri.
Kv'yi debi, basınç farkı ve yoğunlukla hesaplayın. Basınç farkını vana otoritesine göre seçin; su sistemlerinde 0,5 civarı hedeflenir, 0,2'nin altına inilmez.
Kvs'yi vanayı en düşük ve en yüksek debide yaklaşık %20 ile %80 açıklık arasında çalıştıracak şekilde seçin. Debi aralığı genişse eş yüzdeli karakteristik bu aralığı tutturmayı kolaylaştırır.
Çapı, kapatma basıncını ve yüksek basınç farkında tapa tasarımını birlikte kontrol edin. Valftek VTC pnömatik glob kontrol vanalarında DN15-DN100 için 0,1 ile 160 m³/h arasında Kvs değerleri listeleniyor.