蒸気・圧縮空気バルブCv計算
蒸気、圧縮空気、任意ガスについて、流量、上流圧力、下流圧力、温度、分子量、比熱比、xTから必要なCv/Kvを概算します。 既知のCv/Kvから通過流量の目安も確認できます。
このページで扱う範囲
この計算は理想気体近似による一次確認用です。乾き空気、乾き蒸気、過熱蒸気、一般ガスの条件整理に使えますが、 湿り蒸気、凝縮水、二相流、騒音、出口流速、配管形状補正、弁形式、アクチュエータ選定、メーカー最終選定は対象外です。
計算結果
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結果の読み方
- 必要Cv/Kvは、入力した流量と弁前後の圧力条件を通すための概算値です。
- 既知Cv/Kvからの流量は、同じ圧力・温度・流体条件で通過し得る流量の目安です。
- 圧力降下比が大きい場合は、臨界流れ（チョーク流れ）の警告が表示されます。
- 結果はメーカーの最終選定を置き換えるものではありません。弁形式、開度、騒音、出口流速、レンジアビリティも確認してください。
使用式
x = (P1 - P2) / P1
Fk = k / 1.4
x_choked = Fk × xT
x_effective = min(x, x_choked)
Y = 1 - x_effective / (3 × Fk × xT)
Q_scfh = 1360 × Cv × P1_psia × Y × sqrt(x_effective / (Gg × T_R × Z))
Cv = Q_scfh / (1360 × P1_psia × Y × sqrt(x_effective / (Gg × T_R × Z)))
Kv = 0.864977655 × Cv
P1,P2: 上流・下流の絶対圧xT: バルブの圧力降下比係数Y: 膨張係数Gg: 空気基準のガス比重T_R: 絶対温度 [°R]Z: 圧縮係数
入力値の注意点
- 圧縮性流体では、上流圧力と下流圧力は絶対圧で計算します。ゲージ圧を選ぶ場合は大気圧を加えて内部換算します。
- Nm³/min, Nm³/h は 0℃・101.325 kPa(abs) の基準状態流量として扱います。標準状態の定義が異なる資料では換算条件を確認してください。
- xTは弁形式や流れ方向で変わります。メーカー資料がない初期確認では代表値として0.70を使いますが、最終確認では実機データを使ってください。
- 蒸気では湿り度、過熱度、比体積、圧力低下、配管側の圧損が結果に影響します。湿り蒸気や凝縮を含む条件は対象外です。
- 危険性、毒性、可燃性のあるガスでは、法規、安全基準、換気、漏えい時対応を優先してください。
計算例
- 圧縮空気 10 Nm³/min、上流 0.7 MPaG、下流 0.6 MPaG、20℃、xT=0.70 の場合、必要Cvは約 9.80、Kvは約 8.47 です。
- 乾き蒸気 1000 kg/h、上流 8 bar abs、下流 5 bar abs、180℃、xT=0.70 の場合、必要Cvは約 13.4、Kvは約 11.6 です。
- 同じ圧縮空気条件で既知Cv=10を入力すると、流量は約 10.2 Nm³/min の目安になります。
よくある間違い
- 液体用Cv/Kv式を蒸気や圧縮空気にそのまま使うと、圧縮性、温度、臨界流れの影響が抜けます。
- ゲージ圧を絶対圧として入力すると、圧力比と流量がずれます。
- Nm³/h と実流量 m³/h を混同すると、圧力・温度条件の違いが反映されません。
- Cvだけで弁サイズを決めると、騒音、出口流速、開度、レンジアビリティ、材質、シート漏れ等級の確認が抜けます。
FAQ
この計算結果だけで蒸気弁や空気弁を選定できますか？
できません。このページは条件整理と一次確認用です。最終的な弁サイズ、弁形式、開度、騒音、出口流速、材質、アクチュエータはメーカー資料や設計基準で確認してください。
圧縮空気と蒸気を同じ式で扱ってよいですか？
どちらも圧縮性流体として理想気体近似で扱う一次確認はできますが、蒸気では湿り度、過熱度、凝縮、比体積の変化が問題になります。湿り蒸気や二相流は対象外です。
xTは何を入力すればよいですか？
xTはバルブの圧力降下比係数で、弁形式や流れ方向により異なります。メーカー資料がある場合はその値を使い、分からない初期確認では代表値0.70を目安にしてください。
CvとKvはどう換算していますか？
このページでは Kv = 0.864977655 × Cv として換算しています。液体用のCv/Kv計算ページとは式の前提が異なるため、蒸気・圧縮空気では本ページの圧縮性流体向け式を使ってください。