Cv 유량계수란?
유량계수(Cv)는 밸브가 액체를 통과시키는 능력을 나타내는 표준 지표입니다. 정의상 Cv가 1이면, 밸브 양단에 1 psi의 압력강하가 걸렸을 때 물(비중 = 1)이 분당 1 US갤런(GPM) 흐른다는 뜻입니다. 엔지니어는 제어 밸브, 볼 밸브를 비롯한 각종 유체 부품의 용량을 산정하고 비교할 때 Cv를 활용합니다.
계산기 사용 방법
세 가지 값을 입력하세요. 밸브 데이터시트에 표기된 유량계수(Cv), 밸브 양단의 압력강하(ΔP, psi 단위), 그리고 액체의 비중(SG, 물 = 1.0)입니다. 입력하면 분당 US갤런(GPM) 단위의 체적 유량이 계산됩니다.
공식 풀이
액체의 (난류, 비초킹) 흐름에서는 다음 관계가 성립합니다.
$$Q = \text{Cv} \times \sqrt{\dfrac{\text{ΔP (psi)}}{\text{SG}}}$$
여기서 Q는 GPM 단위의 유량, ΔP는 psi 단위의 압력강하, SG는 물 대비 비중입니다. 압력강하가 클수록, 또는 유체 밀도가 낮을수록 유량은 늘어납니다. 이 식을 변형하면 필요한 Cv 값도 구할 수 있습니다. \(\text{Cv} = Q / \sqrt{\dfrac{\text{ΔP}}{\text{SG}}}\).
계산 예시
어떤 밸브의 Cv = 10, 압력강하 25 psi, 유체는 물(SG = 1.0)이라고 가정해 보겠습니다. 이때 $$Q = 10 \times \sqrt{\dfrac{25}{1}} = 10 \times 5 = 50 \text{ GPM}$$입니다. 같은 밸브로 SG = 0.8인 유체를 흘리면 유량은 \(10 \times \sqrt{\dfrac{25}{0.8}} = 10 \times 5.59 = 55.9\) GPM으로 늘어납니다.
자주 묻는 질문
기체에도 쓸 수 있나요? 아니요. 기체는 압력비와 온도를 반영하는 압축성 유동용 Cv 공식이 따로 필요합니다. 이 공식은 액체 전용입니다.
어떤 단위를 사용하나요? 야드파운드법(임페리얼) 단위입니다. Cv는 US GPM 기준, ΔP는 psi 단위입니다. 미터법 대응 지표는 Kv(m³/h, bar)이며, \(\text{Cv} \approx 1.156 \times \text{Kv}\) 관계가 있습니다.
비중이란 무엇인가요? 같은 온도에서 물을 기준으로 한 유체의 상대 밀도입니다. 물은 1.0이고, 더 가벼운 유체는 1보다 작으며 더 무거운 유체는 1보다 큽니다.
