밸브 Kv 유량계수란?
유량계수 Kv는 조절밸브의 통과 용량을 나타내는 미터법 지표입니다. 밸브가 완전히 열린 상태에서 차압이 1bar일 때, 5~40℃의 물이 시간당 몇 m³(㎥/h) 흐르는지를 기준으로 정의됩니다. Kv 값이 클수록 같은 압력 손실에서 더 많은 유체를 흘려보낸다는 뜻입니다. Kv는 유럽을 비롯해 전 세계 대부분에서 표준 밸브 사이징 지표로 쓰이며, 영미식(임페리얼) 단위계의 대응값은 Cv입니다. 참고로 국내 엔지니어링 현장에서도 Kv와 Cv가 함께 통용되는 경우가 많습니다.
계산기 사용 방법
필요한 체적 유량 Q를 시간당 세제곱미터(㎥/h) 단위로 입력하고, 물 대비 유체의 비중 SG(물 = 1), 그리고 밸브에 걸리는 사용 가능한 차압 ΔP를 bar 단위로 입력하세요. 계산기는 필요한 Kv 값과 환산 Cv 값을 함께 보여줍니다. 정격 Kv가 이 값을 충분히 웃도는 시판 밸브를 선택하면 됩니다.
공식 설명
비압축성 유체(액체) 흐름을 지배하는 식은 다음과 같습니다.
$$K_v = \text{Q} \cdot \sqrt{\dfrac{\text{SG}}{\Delta P}}$$
여기서 Q는 ㎥/h 단위 유량, SG는 무차원 상대밀도(비중), ΔP는 bar 단위 차압입니다. ΔP가 1bar이고 유체가 물(SG = 1)일 때 Kv는 수치상 유량과 같아지며, 이는 앞서 설명한 정의와 정확히 일치합니다.
계산 예시
물(SG = 1)을 Q = 20 ㎥/h로 흘려보내야 하고 차압이 ΔP = 4bar라고 가정해 봅시다. 이때 $$K_v = 20 \times \sqrt{\dfrac{1}{4}} = 20 \times 0.5 = \mathbf{10\ \text{㎥/h}}$$가 됩니다. 환산 \(C_v = 10 / 0.865 \approx 11.56\)입니다. 여유를 두기 위해 예를 들어 Kv 16 정격 밸브를 선택하면 좋습니다.
자주 묻는 질문
Kv와 Cv는 무엇이 다른가요? Kv는 미터법(㎥/h, bar) 기준이고, Cv는 영미식(US gpm, psi) 기준입니다. 두 값의 관계는 \(C_v \approx K_v / 0.865\), 또는 \(K_v \approx 0.865 \times C_v\)입니다.
기체나 증기에도 사용할 수 있나요? 아니요. 이 공식은 비압축성 액체 흐름에만 적용됩니다. 압축성 기체와 증기의 사이징은 밀도 변화와 초킹(choked) 유동을 고려한 별도의 식이 필요합니다.
밸브를 여유 있게 크게 골라야 하나요? 정격 Kv가 계산값보다 큰 밸브를 선택하되, 지나치게 크게 잡는 것은 피하세요. 과대 사이징은 밸브가 거의 닫힌 영역에서 제어 성능을 떨어뜨립니다.
