모르면 물어보세요, 조절밸브의 유량 계수와 개도에 관하여

이 게시글은 마지막으로 kkbbaa가 2019-11-26 19:17에 수정했습니다. 이해가 안 됩니다. 개도를 조절하면 압력 차이가 생긴다면, 왜 전개 상태에서도 여전히 압력 차이가 존재하는 걸까요? 저는 화학을 전공했으며, 현재 공정화학 원리를 공부하고 있습니다.온라인으로 답을 구합니다..여기서 밸브를 골라야 하는데, 오랫동안 고민하고 있어요.

이 게시글은 마지막으로 kkbbaa가 2019-11-26 19:37에 수정했습니다. 공정 담당자들에게 압력 손실에 대해 문의했지만, 그들은 압력 손실 문제를 전혀 고려하지 않았습니다. 그들은 밸브를 최대한 열었을 때 압력 손실이 적을수록 좋다고 말했습니다. 개도에 따라 유량을 조절할 수 있다는 것이죠. 즉, 최대 유량은 0~100%입니다. 압력 손실은 밸브의 저항 손실 계수를 기준으로 추정하라고 했습니다. 그렇다면 같은 종류의 밸브들의 압력 손실도 모두 같아지는 것 아닌가요? 이런 정보로 어떻게 밸브를 선택해야 할까요?저도 사실 그렇게 생각해요. 선배님들께 여쭤보고 싶은데, 이 관계가 도무지 잘 이해가 안 돼요.

이건 모르겠어, 그냥 조용히 도와줄 수밖에

저는 밸브를 전문적으로 다루는 사람은 아니지만, 이 문제에 대해 들어보니 공정 조절과 더 관련이 깊은 것 같습니다. 유량 계수는 조절 밸브의 직경과 큰 관련이 있습니다.DN100 밸브의 구경은 공정 요구 사항에 따라 80인지 50인지가 결정됩니다.구경이 너무 크거나 너무 작으면, 향후 이 제어 회로가 원활하게 자동 제어 모드로 전환될 수 있는지와 매우 밀접한 관련이 있습니다.이것이 제 생각인데, 비판과 지적을 부탁드립니다.

음, 혹시 잘못된 구역에 올린 건가요? 파이프 밸브 구역으로 가야 하나요?

이 게시글은 마지막으로 Hariky가 2019-11-27 10:28에 수정했습니다. 본질적으로 밸브는 유동 면적을 조절함으로써 유동 능력에 영향을 미칩니다.당신이 말씀하신 바와 같이, 유량 계수는 밸브의 유동 능력을 측정하는 파라미터입니다. 이 파라미터는 매체의 특성과 앞뒤의 압력 차이를 고려하지 않고, 밸브의 유로가 얼마나 잘 흐를 수 있는지를 나타냅니다. 밸브에는 본질적 유량 특성이라는 개념이 있는데, 이는 유량 능력과 밸브 개도의 대응 곡선입니다.이 곡선의 실제 곡선과 이론 곡선은 다릅니다. 예를 들어, 동일한 비율의 특성 곡선이라 할지라도, 제조업체나 밸브 내부 부품에 따라 실제 곡선은 각기 다릅니다.이는 동일한 유동 능력이 서로 다른 개도에 해당한다는 것을 의미합니다.이것이 바로 개도만으로는 밸브의 유량 능력을 직관적으로 측정할 수 없는 이유입니다. 또 한 가지 설명해야 할 점은, 밸브의 압력 강하가 낮을수록 좋은 것은 아니라는 점입니다. 결국 밸브는 전체 배관의 유량 저항을 조절하는 역할을 합니다.따라서 밸브는 일정한 비중을 차지해야 하며, 보통 밸브에서 발생하는 압력 강하가 전체 배관 시스템의 30% 이상이어야 효과적인 제어가 가능합니다.

이 경우 전체 배관 시스템의 저항을 계산해야 합니다. 조절 밸브가 정상적인 작동 조건에서 가지는 저항은 전체 배관 시스템의 약 30%를 차지합니다. 이 비율이 너무 크거나 너무 작으면 조절에 좋지 않습니다

답변해 주셔서 감사합니다. 하지만 조절밸브를 줄이면 저항이 생기는데, 완전히 열었을 때는 매체가 완전히 통과할 수 있어야 하는 것이 더 좋다고 생각합니다.조절할 때, 조절 밸브를 좁히면 저항이 생겨 유량을 줄여 압력을 낮추는 효과를 얻을 수 있습니다.제가 뭔가 잘못 이해한 것 같아서, 지적해 주시면 정말 감사하겠습니다!!!

이 게시글은 마지막으로 kkbbaa가 2019-11-27 11:40에 수정했습니다. 제가 어리석어서, 처음 두 문단은 이해할 수 있지만 마지막 문단은 잘 모르겠습니다. 밸브를 조절함으로써 파이프라인의 유량 저항을 줄일 수 있다면, 왜 밸브를 완전히 열었을 때에도 압력 강하가 발생하는 걸까요? 그냥 밸브를 조금만 닫으면 되는 것 아닌가요? 이건 결국 밸브 자체에서 압력 강하가 발생한다는 개념과 같지 않나요?압력 조절할 때는 분명히 명확한 압력 강하 요구치가 있습니다. 유량은 압력 요구치에 따라 변하고, 유량 조절의 경우에는 오직 하나의 유량 요구치만 존재합니다. 압력도 유량 요구치에 따라 변하는 것이 아닌가요?형님의 답변에 감사드립니다. 도저히 이해가 안 가네요. 아마 생각이 너무 일방적인 것 같습니다.

또한, 밸브가 완전히 열렸을 때의 압력 강하가 가능한 한 작아야 한다고 가정할 때, 조건을 만족하는 최대 Kv 값을 가진 조절밸브를 선택해도 될까요?

이 게시물은 마지막으로 Hariky가 2019-11-27 12:19에 수정했습니다. 조절밸브가 효과적으로 작동하려면 상당히 높은 가중치를 가져야 합니다.예를 들어, 전체 파이프라인의 저항 계수가 100일 때, 밸브가 90%를 차지하는 경우와 밸브가 10%를 차지하는 경우에 있어서, 개도를 5%만 변경했을 때 전체 파이프라인의 저항에 미치는 변화의 비율이나 효과는 다릅니다. 구체적으로 조절 밸브를 논의하려면 먼저 간섭원을 확인해야 합니다.가장 간단한 경우를 살펴보겠습니다. 파이프라인의 상류와 하류에서의 압력은 모두 안정적이며, 밸브의 개도는 변화합니다.조절밸브의 본질이 저항 조절이기 때문에, 적절한 공정 설계와 밸브 선정 하에서 조절밸브가 완전히 열리는 것은 대류량 상태에서 이루어져야 하며, 해당 유량은 최대 설계값보다 커야 합니다.이때에도 분명히 압력 차이가 존재할 것입니다.비유를 하나 들어보겠습니다. 파이프라인의 경우, 상류와 하류의 압력이 일정하다면 전체 압력 강하도 일정합니다. 밸브를 완전히 열면 유량이 증가하고, 파이프라인의 압력 강하도 약간 증가하지만(수치와 압력 강하의 비율 모두 증가함), 그 대부분은 여전히 밸브에서 발생합니다. 참고: 총 압력 강하가 확정된 경우.밸브를 조이면, 압력 강하 값과 압력 강하 비율이 모두 증가한다；밸브를 열면 압력 강하 값과 압력 강하 비율이 모두 줄어듭니다.

유량 계수는 개도와 다르며, 다음과 같은 관계식이 있습니다: Cv=1.16Kv.

이 게시글은 마지막으로 Hariky가 2019-11-27 13:01에 편집했습니다. Cv와 Kv는 모두 유량 계수입니다.이것은 다른 실험 조건 하에서의 유량 계수의 변환입니다. 미국에서는 우리가 더 자주 Cv를 사용합니다. Kv는 독일에서 많이 사용됩니다.

형이 말한 건: 핸드셰이크요

형님, 말씀해주신 이치를 이해했습니다. 감사합니다.우리도 아직 설계 단계에 있어서 전체 시스템의 압력 손실을 추정할 수 없습니다. 기본적으로 설계 과정에서 압력 손실은 고려되지 않았습니다. 현재 공정 측에서는 밸브 앞의 최대 압력을 16bar, 최대 유량을 8m3/h, 최소 유량을 0으로만 제시하고 있습니다. 모든 지점의 압력은 16bar로 계산됩니다. 따라서 조절 밸브에 할당할 압력 차이를 정할 수 없으며, 전부 열었을 때 압력 손실이 낮을수록 좋다고만 말할 수 있습니다. 다른 디자인의 형제들이 뒷단 유닛을 설계할 때도 단지 1bar의 압력 차만 설정해 두었기에, 제가 이 문제를 제기한 것입니다.그는 전체를 열었을 때의 압력 손실이 가능한 한 작아야 한다고 요구합니다. 이런 상황에서 어떻게 해야 할까요? 요구 사항을 충족하는 가장 큰 Kv 값을 가진 조절 밸브를 선택해야 할까요?다시 한번 형님께 감사드립니다

저항이 너무 작으면 유량을 조절할 수 없어요!

이건 그냥 바보 같은 기술이라고밖에 말할 수 없어!!!유체역학을 배운 적이 없어요!

당신이 말한 것은 디자인 과정에서 자주 마주치는 문제입니다.조절밸브에는 두 가지 용도가 있습니다. 하나는 자동 조절 회로에 사용되는 것으로, 언제나 유량을 조절하는 역할을 합니다.또 다른 유형은 시스템의 점진적인 차단에 사용되며, 보통 수동으로 제어됩니다. 이 경우 밸브와 파이프의 직경이 동일해야 하며, 밸브의 dP에는 그다지 신경 쓰지 않습니다. 제 생각에는 당신이 논의해야 할 것은 여전히 첫 번째 상황입니다. 배관 압력 강하를 고려할 때는 배관, 부속품 및 수동 밸브, 열교환기, 노즐, 위치차, 자동 제어 밸브, 자동 제어 유량계, 기타 부품을 고려해야 합니다. 1. 경제적인 유속에 맞게 선택된 배관 방식의 경우, 파이프와 부품에서의 압력 손실은 일반적으로 높지 않습니다. 2. 유량 공정에 따라 수동 밸브의 개수만큼 준비하면 됩니다. 3. 열교환기(있는 경우)는 매체의 특성과 사용 시간 등에 따라 달라지며, 압력 차는 점차 증가합니다. 보통 새 제품의 경우 dp는 약 1~2bar입니다. 4. 노즐(있는 경우)의 압력은 보통 약 1~2bar입니다. 5. 전위차는 공정의 입구 압력을 설정할 때 반드시 고려해야 하는 요소입니다. 여러분의 작업에서는 모든 배관에 연결된 장비들을 16bar의 입구 압력으로 계산하는 것 같습니다.이 파이프는 층을 가로지르지 않나요? 요즘은 소프트웨어가 있어서 꽤 편리해요.공정 조건을 설정할 때는 작동 조건에 따른 유량과 예상되는 파이프 길이를 바탕으로 파이프라인의 압력 손실(경험을 통해 추정값을 산출할 수 있음), 열교환기(있는 경우)의 압력 강하, 노즐(있는 경우)의 압력 강하, 그리고 층간 높이 차이로 인한 압력 변화를 고려해야 합니다.그 다음 상류와 하류의 압력을 빼서 밸브의 입구 압력과 압력 강하를 구합니다.참고: 자동 제어 유량계는 일반적으로 10~20kPa의 영구적인 압력 손실을 허용합니다. 공정에서 밸브에 할당되는 압력 강하량이 너무 적은 반면, 실제 운전 시 공정의 다른 부분들에서는 설계 때보다 훨씬 적은 압력 강하가 발생합니다. 이렇게 남는 압력 강하량은 모두 밸브가 감당해야 하므로, 밸브의 개도는 매우 작아지게 됩니다(즉, 밸브의 직경을 너무 크게 선택한 것입니다). 여전히 상위 부서와 소통하여 밸브의 작동 요구사항을 이해시켜야 합니다.

조절밸브를 아무리 전개해도, 밸브 핵심의 직경과 파이프의 직경은 분명히 다르기 때문에 자연스럽게 압력 손실이 발생합니다.