Der Kv-Wert und seine Relevanz für die Ventiltechnologie
13.07.2023 Folgender Artikel beantwortet die grundlegenden Fragen zu dem Kv-Wert und welche Bedeutung dieser in der Ventiltechnologie hat.
Was ist der Kv-Wert?
Der Kv-Wert ist essenziell zur Entscheidung für die richtige Ventilgrösse. Er gibt den Durchfluss durch ein Ventil bei einer bestimmten Druckdifferenz an. Die Masseinheit ist m3/h Wasser.
Hier verwenden wir bewusst das Prüfmedium Wasser, da es offensichtlich in der Praxis weiterhin Verwendung findet.
Warum ist der Kv-Wert relevant?
Jede Applikation, die Ventile verbaut hat, muss die entsprechende Durchflussleistung für diese Ventile kennen, um angemessen planen zu können. Der Kv-Wert gibt genau diese an. Die Anforderung an den benötigten Kv-Wert ist je nach Projekt unterschiedlich. Wird beispielsweise eine Wasserstofftankstelle in Betrieb genommen, ist die entscheidende Frage, welche Fahrzeuge betankt werden sollen. Da LKWs und Busse viel grössere Tanks aufweisen als PKWs, werden für die Betankung dieser, Ventil mit grösserem Kv-Wert eingesetzt. Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass für Ventile im Einsatzbereich für Gase, auch der Kv-Wert für Gase verwendet werden sollte. Für Wasserstoff im Hochdruckbereich und alle anderen Druckbereiche für Gase empfehlen wir jedoch das C,b- Massenstrommodell, über das wir zu einem späteren Zeitpunkt berichten werden.
Wie wird der Kv-Wert berechnet?
Es gibt keine bindende festdefinierte Regel, wie der Kv-Wert gemessen und berechnet werden muss. In der industriellen Praxis sind zwei Normen und somit zwei unterschiedliche Ansätze verbreitet
- IEC 60534-2-3 Ausgabe 2016-4 Stellventile für die Prozessregelung
- VDI VDE 2173 Ausgabe August 2022
Diese beiden Ansätze verbindet, dass die Kv-Berechnung mit Wasser in Durchflussrichtung gemessen oder simuliert werden kann. Die Simulation mit Wasser anstelle des Gases ist historisch bedingt und wird daher für Gasventile heute ausdrücklich nicht mehr empfohlen.
1. IEC
Für die Simulation wird ein Prüfsystem verwendet, das für beide Normen identisch ist. Zwei Druckmessstutzen sind vor und nach dem Prüfstück angeordnet. Am Einlass der Prüfstrecke wird Wasser in Durchflussrichtung durch das Prüfstück bis zum Auslass befördert. Dabei werden die Druckunterschiede bei der jeweiligen Durchflussmenge gemessen.
Der Durchflusskoeffizient C wird mit drei unterschiedlichen Druckdifferenzen bei turbulenter Strömung berechnet. Diese Drücke werden an den beiden Druckmessstellen der Prüfstrecke gemessen. Für Stellventile wird die Ventil-Öffnungsstellung dabei vorgegeben. Die drei Ergebnisse werden gemittelt und der Kv-Wert nach IEC 60534 bestimmt.
2. VDI
Eine Simulation des Kv-Werts nach VDI erfolgt mit dem gleichen Prüfsystem wie bei der zuvor beschriebenen Methode nach IEC. Dabei ist erfolgt allerdings nur eine Messung bei einem Differenzdruck von 1 bar mit Wasser. Die Methode ist somit etwas einfacher.
Der Kv-Wert wird mit einer einfachen Formel berechnet.
Die beiden Ansätze weisen Unterschiede im Prüfablauf auf. Die Abweichungen der Ergebnisse sind nach unseren Kenntnissen gering, wobei der IEC-Methode der Vorzug zu geben ist, da die Zuverlässigkeit der Ergebnisse bei mehreren Messpunkten grösser ist.
VDI-Formel zur Berechnung des Kv-Wert
Grundsätzlicher Aufbau eines Prüfsystems
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