Kv und Cv von Ventilen berechnen

Was bedeuten Kv und Cv?

Kv und Cv sind Durchflusskoeffizienten, die das Durchflussvermögen einer Armatur beschreiben. Kv ist der Wasservolumenstrom durch die Armatur bei 1 bar Druckverlust, angegeben in m³/h. Cv ist das Gegenstück im US üblichen Einheitensystem: Wasservolumenstrom bei 1 psi Druckverlust, angegeben in US gpm. Je größer der Koeffizient, desto mehr Volumenstrom lässt die Armatur bei gleichem Druckverlust durch.

Formel

Für Flüssigkeiten gilt Kv = Q × √(SG / Δp). Q ist der Volumenstrom (m³/h), Δp der Druckverlust über der Armatur (bar) und SG die relative Dichte bezogen auf Wasser. Umgestellt ergeben sich Q = Kv × √(Δp / SG) und Δp = SG × (Q / Kv)². Die Koeffizienten sind über Kv = 0,865 × Cv und Cv = 1,156 × Kv verknüpft.

Beispiel

Eine Flüssigkeit mit relativer Dichte 1,2 fließt mit 25 Kubikmetern je Stunde. Über der Armatur sind 0,4 bar Druckverlust vorgesehen. Erforderlich ist Kv = 25 × √(1,2 / 0,4) = 43,3, entsprechend Cv = 50,1. Wählen Sie die erste größere Armatur aus dem Katalog. Umgekehrt lässt eine Armatur mit Kv 10 bei 4 bar Druckverlust für Wasser 10 × √4 = 20 m³/h durch.

Grenzen

Die Beziehung gilt für Flüssigkeiten. Gase und Dampf benötigen gesonderte Gleichungen. Sobald Kavitation oder Ausdampfung in der Armatur einsetzt, steigt der Volumenstrom nicht mehr mit der Quadratwurzel des Druckverlusts und die Berechnung wird ungültig. Viskose Flüssigkeiten benötigen eine Korrektur. Die Auswahl eines Regelventils wird mit Herstellerdaten und der maßgebenden Norm abgeschlossen.

Veränderten Durchfluss am selben Ventil vergleichen

Wählen Sie einen Kv von 12, beispielhaft 1200 kg/m³ Flüssigkeitsdichte und einen Volumenstrom von 6 m³/h. Die relative Dichte beträgt 1200 / 1000 = 1,2. Der Druckverlust ist Δp = 1,2 × (6 / 12)² = 0,3 bar. Bei gleicher Öffnung und Flüssigkeit ergeben 12 m³/h den Wert Δp = 1,2 × (12 / 12)² = 1,2 bar. Eine Verdopplung des Volumenstroms vervierfacht in diesem Modell den Druckverlust. Dies sind Beispieleingaben, keine Katalogwerte eines bestimmten Ventils.

Verwenden Sie die Druckdifferenz am Ventil statt des gesamten Pumpendrucks. Rohrverluste und Verluste anderer Bauteile dürfen nicht beliebig eingeschlossen werden. Der Kv bei vollständiger Öffnung kann den Durchfluss bei Teilöffnung überschätzen. Dokumentieren Sie, ob der Katalog Kv oder Cv angibt und für welche Öffnung der Wert gilt. Verwenden Sie die Dichte unter Betriebsbedingungen. Diese Vorberechnung nutzt den Zusammenhang für Flüssigkeiten. Der erforderliche Durchfluss allein belegt kein geeignetes Regelverhalten.