홍라이프 계산기밸브 Cv 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
유량계수는 일정한 압력 강하에서 밸브가 액체를 얼마나 통과시키는지를 나타냅니다. 이 계산기는 Cv(1psi에서 미국 갤런/분)와 Kv(1bar에서 m³/h)를 다루며, 유량과 압력 강하로 계수를, 계수로 유량을, 계수와 유량으로 압력 강하를 구합니다. 비중을 아는 액체라면 모두 쓸 수 있습니다.
계산 방법
Q = Kv × √(Δp ÷ SG) (m³/h, bar)
Q = Cv × √(Δp ÷ SG) (US gpm, psi)
Kv = Q × √(SG ÷ Δp), Δp = SG × (Q ÷ Kv)²
Cv = 1.156 × Kv (1US gal = 3.785411784L, 1psi = 6,894.757Pa에서 유도)
- Q는 유량, Δp는 밸브 전후 압력 강하, SG는 물 대비 비중입니다.
- 첫 줄은 구한 값을 선택한 단위로 보여 줍니다.
원리
밸브는 좁은 통로입니다. 액체가 통과할 때 압력이 속도로 바뀌고, 베르누이 원리에 따라 압력 강하는 속도의 제곱에 비례합니다. 따라서 유량은 압력 강하의 제곱근에만 비례해, Δp를 두 배로 해도 유량은 약 41%만 늘어납니다. 무거운 액체는 같은 속도를 내는 데 더 큰 압력이 필요하므로 SG가 제곱근 안 분모에 들어갑니다. 유량계수는 밸브의 크기와 내부 형상을 물로 측정한 숫자 하나로 묶어 서로 다른 밸브를 바로 비교하게 해 줍니다.
예제 풀이
기본값인 Cv·Kv 계산, 미터 단위, Q = 10m³/h, Δp = 0.5bar, SG = 1.0으로 계산합니다.
- Kv = 10 × √(1.0 ÷ 0.5) = 10 × 1.4142 = 14.142입니다.
- Cv = 1.156 × 14.142 = 16.35입니다(선택 단위 결과).
- 미국 단위 유량 = 44.029gpm입니다.
- 압력 강하 = 0.5bar = 7.252psi = 50kPa입니다.
| 유량 (m³/h 또는 US gpm) | 선택한 단위의 결과 |
|---|---|
| 2.5 | 4.087 |
| 5 | 8.175 |
| 7.5 | 12.26 |
| 10 | 16.35 |
| 12.5 | 20.44 |
| 15 | 24.52 |
| 20 | 32.7 |
결과 해석
정격 Cv가 계산값보다 넉넉히 큰 밸브를 고르면 거의 활짝 열지 않고도 유량을 제어할 수 있습니다. 많은 조절 밸브 지침은 정상 운전점을 밸브 행정의 중간 영역에 두어 양방향으로 조절 여유를 남기도록 권합니다. 반대로 Cv가 지나치게 큰 밸브는 거의 닫힌 상태로 운전되어 제어가 나빠지고 마모가 커집니다.
흔한 실수
- 미터 Kv와 미국 Cv를 섞는 경우(약 16% 차이)
- 밸브 전후 차압 대신 계통 전체 압력을 쓰는 경우
- 액체 식을 기체나 증기에 쓰는 경우
- 큰 차압에서 캐비테이션·플래싱으로 유량이 막히는 현상을 무시하는 경우
자주 묻는 질문
Cv = 1은 무슨 뜻인가요?
1psi 차압에서 60°F 물을 분당 1미국갤런 흘린다는 뜻입니다.
Kv를 Cv로 바꾸려면?
Kv에 약 1.156을 곱하고, 반대로는 Cv에 약 0.865를 곱합니다.
온도도 영향을 주나요?
액체의 밀도(비중)와 캐비테이션에 관련된 증기압을 통해 간접적으로 영향을 줍니다.
출처: IEC 60534-2-1 / ANSI/ISA-75.01.01, Industrial-process control valves: flow capacity sizing equations · NIST Special Publication 811 (unit conversion factors)