Qu'est-ce que le coefficient de débit Cv ?
Le coefficient de débit (Cv) est une mesure normalisée de la capacité d'une vanne à laisser passer un liquide. Par définition, un Cv de 1 permet le passage de 1 gallon américain par minute (GPM) d'eau (densité = 1) sous une perte de charge de 1 psi aux bornes de la vanne. Les ingénieurs s'appuient sur le Cv pour dimensionner et comparer les vannes de régulation, les vannes à boisseau sphérique et d'autres composants de circulation des fluides. À noter : le Cv est une grandeur d'origine anglo-saxonne exprimée en unités impériales ; en Europe, on utilise plutôt son équivalent métrique, le Kv.
Comment utiliser ce calculateur
Renseignez trois valeurs : le coefficient de débit de la vanne (Cv) indiqué sur sa fiche technique, la perte de charge (ΔP) aux bornes de la vanne en psi, et la densité (SG) du liquide (eau = 1,0). Le calculateur affiche le débit volumique correspondant en gallons américains par minute.
La formule expliquée
Pour un écoulement de liquide (turbulent et non saturé), la relation s'écrit :
$$Q = \text{Cv} \times \sqrt{\dfrac{\text{ΔP (psi)}}{\text{SG}}}$$
où Q est le débit en GPM, ΔP la perte de charge en psi et SG la densité par rapport à l'eau. Une perte de charge plus élevée ou un fluide moins dense augmente le débit ; vous pouvez aussi réarranger l'équation pour déterminer le Cv requis : \(\text{Cv} = Q / \sqrt{\dfrac{\text{ΔP}}{\text{SG}}}\).
Exemple chiffré
Une vanne présente un Cv = 10, une perte de charge de 25 psi et de l'eau (SG = 1,0). On obtient alors $$Q = 10 \times \sqrt{\frac{25}{1}} = 10 \times 5 = 50 \text{ GPM}.$$ Si cette même vanne véhiculait un fluide de SG = 0,8, le débit grimperait à $$10 \times \sqrt{\frac{25}{0{,}8}} = 10 \times 5{,}59 = 55{,}9 \text{ GPM}.$$
FAQ
Est-ce valable pour les gaz ? Non. Les gaz exigent une équation de Cv en écoulement compressible qui tient compte du rapport de pression et de la température. Cette formule ne s'applique qu'aux liquides.
Quelles unités sont utilisées ? Le système impérial : le Cv en GPM américains, la ΔP en psi. L'équivalent métrique est le Kv (m³/h, bar) ; on a \(\text{Cv} \approx 1{,}156 \times \text{Kv}\).
Qu'est-ce que la densité ? C'est la masse volumique du fluide rapportée à celle de l'eau à la même température. Eau = 1,0 ; les fluides plus légers sont inférieurs à 1, les fluides plus lourds supérieurs à 1.
