Trong catalogue van điều khiển, van bướm điều tiết hay van điện từ luôn có một thông số tên Kv (hoặc Cv với hàng Mỹ). Đây là con số cho biết van cho bao nhiêu lưu lượng đi qua, dùng để chọn cỡ van đúng thay vì chọn theo cỡ ống. Bài viết giải thích hệ số Kv, Cv là gì, công thức tính, cách đổi qua lại và một ví dụ chọn van.
Hệ số Kv là gì?
Kv là lưu lượng nước (tính bằng m³/h), ở nhiệt độ khoảng 5–30 °C, chảy qua van khi chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra van là 1 bar.
Ví dụ van có Kv = 40 nghĩa là: khi áp suất trước van cao hơn sau van 1 bar, có 40 m³/h nước đi qua. Kv càng lớn, van càng “thoáng”, cùng một lưu lượng thì tổn thất áp suất qua van càng nhỏ.
Kv thay đổi theo độ mở của van. Catalogue thường cho:
- Kvs: Kv khi van mở hoàn toàn (100% hành trình). Đây là con số dùng để so sánh và chọn van.
- Đường đặc tính Kv theo độ mở: bảng hoặc đồ thị Kv ở 10%, 20%… 100% độ mở, dùng cho van điều tiết.
Hệ số Cv là gì? Đổi Cv sang Kv
Cv là đại lượng tương tự theo đơn vị Mỹ: số gallon Mỹ mỗi phút (US gpm) nước ở 60 °F chảy qua van khi chênh áp là 1 psi.
| Đổi | Công thức | Ví dụ |
|---|---|---|
| Kv sang Cv | Cv = 1,156 × Kv | Kv 40 → Cv ≈ 46 |
| Cv sang Kv | Kv = 0,865 × Cv | Cv 100 → Kv ≈ 86,5 |
Hai hệ số chỉ khác đơn vị, ý nghĩa như nhau. Hàng châu Âu, Nhật, Hàn thường ghi Kv; hàng theo tiêu chuẩn Mỹ ghi Cv.
Công thức tính Kv cho chất lỏng
Với nước và chất lỏng thông thường (không sôi, không xâm thực trong van):
Q = Kv × √(ΔP / SG)
- Q: lưu lượng qua van (m³/h).
- ΔP: chênh áp qua van, áp suất trước trừ áp suất sau (bar).
- SG: tỷ trọng của chất lỏng so với nước (nước = 1).
Từ đó suy ra hai dạng hay dùng:
- Tính Kv cần có: Kv = Q × √(SG / ΔP)
- Tính tổn thất áp qua van đã biết Kv: ΔP = SG × (Q / Kv)²
Công thức thứ hai cho thấy tổn thất áp tăng theo bình phương lưu lượng: lưu lượng tăng gấp đôi thì tổn thất qua van tăng gấp bốn. Đơn vị bar và m³/h xem bảng quy đổi trong bài quy đổi đơn vị áp suất và bài lưu lượng dòng chảy.
Với khí, hơi nóng hoặc chất lỏng có nguy cơ sôi, xâm thực trong van, công thức khác và phức tạp hơn (theo tiêu chuẩn IEC 60534). Trường hợp này nên gửi đủ thông số cho nhà cung cấp để tính.
Ví dụ chọn van theo Kv
Đường nước cần điều tiết lưu lượng lớn nhất Q = 20 m³/h, chênh áp cho phép qua van khi mở lớn là ΔP = 0,5 bar, môi chất nước (SG = 1).
- Kv cần có: Kv = 20 × √(1 / 0,5) = 20 × 1,414 ≈ 28,3.
- Để van không phải mở gần hết ở lưu lượng lớn nhất, thường chọn van có Kvs lớn hơn Kv tính được khoảng 20–30%: Kvs ≈ 34–37.
- Tra catalogue, chọn cỡ van nhỏ nhất có Kvs từ khoảng 35 trở lên.
Kết quả hay gặp là van điều khiển nhỏ hơn cỡ ống một hoặc hai cỡ. Điều này bình thường: van điều tiết cần tạo ra chênh áp mới điều khiển được lưu lượng.
Chọn van quá to hay quá nhỏ thì sao?
- Van quá to (Kvs quá lớn): van chỉ mở 10–20% đã đủ lưu lượng, phần hành trình còn lại gần như vô dụng. Điều khiển kém chính xác, dễ dao động, đĩa van làm việc sát đế nên nhanh mòn và có thể gây rung, ồn.
- Van quá nhỏ (Kvs quá thấp): mở hết vẫn không đủ lưu lượng, hoặc phải chịu chênh áp lớn, tốn năng lượng bơm, dễ ồn và xâm thực.
Khác biệt giữa van điều khiển đóng/mở và van điều tiết tuyến tính xem bài van điều khiển điện on/off và tuyến tính. Riêng van bướm dùng điều tiết có lưu ý về góc mở trong bài van bướm điều tiết lưu lượng.
Kv của các loại van khác nhau thế nào?
Cùng một cỡ ống, các loại van có Kv khi mở hoàn toàn khác nhau rất nhiều, do đường đi của dòng chảy bên trong:
- Van bi toàn tiết diện, van cổng: mở hết gần như không cản dòng, Kv rất lớn. Thích hợp đóng/mở, không thích hợp điều tiết (van cổng).
- Van bướm: đĩa van nằm giữa dòng nên Kv nhỏ hơn van bi cùng cỡ, nhưng vẫn lớn. Dùng được cho điều tiết trong khoảng góc mở phù hợp.
- Van cầu: dòng chảy đổi hướng qua đế van nên Kv nhỏ nhất, tổn thất lớn nhất, nhưng điều tiết chính xác. Đây là kiểu thân phổ biến của van điều khiển.
Kv cụ thể luôn lấy theo catalogue của đúng model, vì cùng loại van nhưng mỗi hãng một thiết kế. Cách tìm bảng Kv trong catalogue xem bài cách đọc catalogue van. Tổn thất qua van và qua đường ống tính chung như thế nào xem bài tổn thất áp suất trong đường ống.
Câu hỏi thường gặp
Kv và Cv khác nhau thế nào?
Cùng ý nghĩa, khác đơn vị. Kv tính theo m³/h ở chênh áp 1 bar; Cv tính theo gallon Mỹ mỗi phút ở chênh áp 1 psi. Cv = 1,156 × Kv.
Kvs là gì?
Kvs là hệ số Kv khi van mở hoàn toàn. Đây là thông số dùng để chọn cỡ van điều khiển; Kv ở các độ mở nhỏ hơn được cho trong đường đặc tính của van.
Có nên chọn van điều khiển bằng đúng cỡ ống không?
Không nhất thiết. Van điều khiển chọn theo Kv cần có, thường nhỏ hơn cỡ ống. Chọn bằng cỡ ống dễ dẫn tới van quá to, chỉ mở một chút đã đủ lưu lượng và điều khiển kém.
Biết Kv thì tính tổn thất áp qua van thế nào?
Dùng công thức ΔP = SG × (Q / Kv)². Ví dụ nước 30 m³/h qua van có Kv 150: ΔP = (30 / 150)² = 0,04 bar.
Cần tư vấn chọn cỡ van điều khiển?
Gửi cho Van Nước Việt Nam (Viva) lưu lượng lớn nhất, nhỏ nhất, áp suất trước và sau van, môi chất và nhiệt độ để được tính Kv và chọn van điều khiển hoặc van điều khiển bằng điện phù hợp. Gọi hoặc nhắn Zalo 0969 916 835, hoặc gửi yêu cầu qua trang liên hệ. Các tiêu chí chọn van nói chung có trong bài cách chọn van công nghiệp; kiến thức nền về áp suất xem bài áp suất và đơn vị đo áp suất.
