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  • Evaluation de la taille des vannes Il est important de bien choisir la taille des vannes. Si l'on sélectionne une vanne trop grande ou trop petite, cela aura des effets néfastes sur le fonctionnement du système.

    Sous-dimensionner une vanne risque :

    1) de réduire le débit souhaité 2) de provoquer la vaporisation des liquides

    à la sortie de la vanne 3) d'entraîner une importante perte de charge

    dans les tuyauteries et dans la vanne 4) de diminuer la pression de sortie

    Sur-dimensionner une vanne risque :

    1) d'augmenter le coût des installations à cause d'équipements surdimensionnés

    Pour les électrovannes à commande assistée : 2) de provoquer un débit variable au travers de

    la vanne ou encore une commande irrégu- lière du débit à cause d'un ∆P insuffisant

    3) de réduire la durée de vie de certaines vannes à cause des oscillations dans les parties internes lorsque le débit n'est pas en mesure de maintenir les pressions différentielles internes nécessaires

    4) d'entraîner une utilisation irrégulière de certaines vannes : par exemple, une vanne à trois et quatre orifices risque de ne pas changer de position parce que le débit est insuffisant

    5) de diminuer la durée de vie des sièges et clapets par l'apparition d'un phénomène de cavitation lié à la vitesse d'écoulement du fluide.

    Définition du coefficient de débit Kv Le coefficient de débit Kv en m3/h ou l/min est un débit volumétrique expérimental (capacité) réalisé au travers d'une vanne qui, pour une course spécifique, aura les conditions suivantes : - perte de pression admissible (∆pKv) au tra-

    vers de la vanne égale à 105 Pa (1 bar) - le fluide véhiculé est de l'eau pour une

    plage de température de 278 K à 313 K (5°C à 40°C)

    - l'unité de débit volumétrique est le m3/h ou l/min

    La valeur du coefficient de débit Kv s'obtient au moyen de l'équation suivante à partir de résultats de tests :

    Kv Q p p

    Kv

    w

    = ∆ ∆

    . .

    ρ ρ

    où : Q est le débit volumétrique mesuré en

    m3/h ou en l/min ∆pKv est la perte de charge admissible de

    105 Pa (voir ci-dessus) ∆p est la perte de charge admissible en pas-

    cals, mesurée au travers de la vanne ρ est la masse volumique du fluide en

    kg/m3 ρw est la masse volumique de l'eau (voir ci-

    dessus) en kg/m3 (selon norme CEI 534)

    Si la perte de charge est inférieure à la pression différentielle nécessaire, la vanne est surdimensionnée. Dans ce cas, il faudra proposer une vanne avec une pression différentielle minimale de fonctionnement inférieure ou choisir une vanne de plus petite taille avec un coefficient de débit Kv plus faible. Les formules nécessaires pour déterminer le coefficient de débit Kv sont assez com- pliquées : c'est la raison pour laquelle une série d'abaques de débit a été mise au point pour réduire ce problème. Le calcul de débit pour un fluide a donc été ramené à une formule de base :

    Kv Débit demandé Q Coefficient s F F Fgm sg gl

    = : ( ) : , ,

    On trouvera facilement les coefficients Fgm, Fsg, Fgl, en reportant les paramètres connus pour chaque application dans les abaques I à X des pages suivantes (voir exemples de calcul au verso).

    Les tableaux ci-dessous permettent d'évaluer le coefficient de débit Kv si le diamètre de pas- sage approximatif est connu, ou vice-versa. Ce tableau se base sur les propriétés des vannes en ligne. Pour un dimensionnement précis de la vanne et une convertion des coefficients de débit d'une vanne spécifique en débit réel, il faut consulter les abaques de débits ainsi que les valeurs réelles des Kv définies dans les pages de chaque produit.

    Ø pas- sage

    approx.

    Kv approx.

    Ø pas- sage

    approx.

    Kv approx.

    (mm) (m³/h) (l/min) (mm) (m³/h) (l/min)

    0,8

    1,2

    1,6

    2,4

    3,2

    3,6

    4,8

    6,4

    8

    9

    0,02

    0,05

    0,08

    0,17

    0,26

    0,31

    0,45

    0,60

    1,5

    1,7

    0,33

    0,83

    1,33

    2,83

    4,33

    5,17

    7,50

    10,0

    25,0

    28,3

    13 3 50,0

    16 4 66,7

    18 4,5 75,0

    19 6,5 108

    25 11 183

    32 15 250

    38 22 366

    51 41 683

    64 51 850

    76 86 1433

    80 99 1650

    100 150 2500

    125 264 4400

    150 383 6375

    Conditions à prendre en compte

    En règle générale, il faut réunir le maximum de conditions au sujet de l'application en- visagée :

    Débit - Il est indiqué en mètres cube par heure (m3/h) pour les liquides, en Normo mètres cube par heure (Nm3/h) pour les gaz, ou en kilogrammes par heure (kg/h) pour la vapeur. Cette valeur est à définir par l'utili- sateur : en lisant les informations inscrites sur les plaques signalétiques des matériels de pompage, diagrammes de chaufferies ou encore d'après calculs.

    Pression d'entrée (p1) - On obtient cette valeur lorsque l'on connaît la source d'alimentation ou en plaçant un manomètre près de l'entrée de la vanne.

    Pression de sortie (p2) - On obtient cette valeur en la relevant sur le manomètre, mais elle fait souvent partie des spécifications concernant la perte de charge admissible dans le système. Si l'on connaît la pression d'entrée et la perte de charge, il est bien sûr aisé de calculer la pression de sortie.

    Perte de charge (∆p) - Dans les systèmes compliqués ou de grande taille, il est conseillé de maintenir la perte de charge au travers de la vanne à un niveau minimum. Par ailleurs, l'utilisateur a souvent ses propres spécifica- tions concernant ce coefficient. Si la vanne se décharge à l'air libre et si le fluide véhiculé est un liquide, la perte de charge est bien évidemment égale à la pression d'entrée. Lorsque l'on procède au choix d'une vanne qui véhiculera un gaz ou de la vapeur, on ne peut prendre en compte, pour exprimer la perte de charge utilisée dans les formules, que 50 % de la pression d'entrée (couram- ment appelée perte de charge critique). Ceci s'applique même si la vanne doit débiter à l'air libre. Dans tous les autres cas, la perte de charge sera la différence entre les pressions d'entrée et de sortie.

    Nota : Il est souvent difficile de comprendre la signification du terme "pression diffé- rentielle minimale de fonctionnement" (voir page V045). Certaines électrovannes à commande assis- tée fonctionnent grâce à une pression diffé- rentielle créée à l'intérieur de la vanne.Cette pression différentielle se mesure ainsi : c'est la différence entre les conditions d'entrée et de sortie de la vanne entière. Si l'on connaît uniquement les données de débit sans avoir les conditions de pression, il faut utiliser les abaques ou les formules pour calculer la perte de charge qui en résulte.

    DONNEES TECHNIQUES Débit,

    évaluation du coefficient de débit et du diamètre de passage

    Consulter notre documentation sur : www.asco.com

    V050-1

    A

    00 01

    1F R

    -2 01

    6/ R

    01 D

    él ai

    s, s

    pé ci

    fic at

    io ns

    e t d

    im en

    si on

    s pe

    uv en

    t ê tr

    e m

    od ifi

    és s

    an s

    pr éa

    vi s.

    T ou

    s dr

    oi ts

    r és

    er vé

    s.

  • AIR ET GAZ (abaques I et IV à VII)

    Pour trouver le coefficient de débit Kv : On recherche une vanne qui véhiculera 14 Nm3/h à une pression d'entrée de 4 bar et pour une perte de charge (∆p) de 0,5 bar. Quel sera le coefficient de débit lorsque le fluide véhiculé est du dioxyde de carbone ?

    Solution : Se reporter à l'abaque VI (pres- sion d'entrée de 1 à 10 bar). La formule utilisée sera :

    Kv Q F Fgm sg

    .

    (Nm /h) (Nm /h)3

    3

    =

    Kv Q F Fgl sg

    .

    (Nl/min) (Nm /h)3=

    Trouver le Fgm à partir de l'intersection de la pression d'entrée 4 bar et de la carac- téristique de perte de charge ∆p=0,5 bar. Descendre pour trouver Fgm = 43,5. Le coefficient correspondant Fgl est 2,61.

    Repérer le Fsg correspondant à la densité relative du dioxyde de carbone (= 1,5) sur le diagramme I. Fsg = 0,81

    Application numérique :

    Kv Q F Fgm sg

    = = = . , . ,

    , (Nm /h) Nm /h 3

    314 43 5 0 81

    0 4

    Kv Q F Fgl sg

    = = = . , . ,

    , (Nm /h) Nl/min 3 14

    2 61 0 81 6 62

    VAPEUR (abaques VIII à X)

    Pour trouver le coefficient de débit Kv : On recherche une vanne qui véhiculera 25 kg/h de vapeur saturée à une pression d'entrée de 1 bar et une perte de charge (∆p) de 0,2 bar. Quel est le coefficient de débit Kv ?

    Solution : Se reporter aux abaques vapeur correspondants (abaques VIII et IX). La formule utilisée sera :

    Kv Q Fgm

    (m /h) (kg/h)3 =

    Kv Q Fgl

    (l/min) (kg/h)=

    Trouver les coefficients Fgm et Fgl sur les abaques VIII ou IX, intersection de la pression d'entrée 1 bar et du ∆p 0,2 bar. Descendre pour trouver : Fgm = 13,8 et Fgl = 0,83

    Application numérique :

    Kv Q Fgm

    = = = ,

    , (kg/h) m /h325 13 8

    1 8

    Kv Q Fgl

    = = = ,

    (kg/h) l/min25 0 83

    30

    EXEMPLES DE PROBLEMES

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