Kv- und Cv-Wert für Gasströmungen nach VDI/VDE 2173 berechnen - mit automatischer Unterscheidung unterkritischer und kritischer Strömung und 8 Gasen.
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Kv-Wert für Gase: Ventile richtig dimensionieren
Der Kv-Wert beschreibt die Durchflusskapazität eines Ventils – definiert als Wasserdurchfluss in m³/h bei 1 bar Druckverlust. Für Gase führt die Kompressibilität zu zwei Betriebsbereichen, die dieser Rechner nach VDI/VDE 2173 automatisch unterscheidet.
Unterkritische und kritische Strömung
Solange der Nachdruck über der Hälfte des Vordrucks liegt (p₂ > p₁/2), gilt: Qn = 514 × Kv × √(Δp × p₂ / (ρn × T₁)). Fällt p₂ unter p₁/2, erreicht das Gas im engsten Querschnitt Schallgeschwindigkeit – mehr Durchfluss geht nicht, egal wie tief der Nachdruck sinkt: Qn = 257 × Kv × p₁ × √(1/(ρn × T₁)). Wer im kritischen Bereich mit der unterkritischen Formel rechnet, dimensioniert sein Ventil falsch.
Praxisbeispiel Reinstgas-Entnahmestelle
10 Nm³/h Stickstoff, Vordruck 7 bar(a), Nachdruck 6 bar(a), 20 °C. Druckverhältnis 0,86 → unterkritisch. Kv = 10 / (514 × √(1 × 6 / (1,25 × 293,15))) = 0,152 m³/h. Mit 30 % Reserve sollte das Ventil einen Kvs ab 0,2 haben. Zum Vergleich: Dieselbe Menge über ein Ventil mit p₂ = 2 bar(a) entspannt ist kritische Strömung – hier zählt nur noch der Vordruck.
Kv und Cv
Der amerikanische Cv-Wert (US-gal/min Wasser bei 1 psi) ist der Kv mal 1,156. Herstellerkataloge nennen meist den Kvs – den Kv-Wert bei Nennhub. Das Ventil sollte im Auslegungspunkt bei 60–80 % Hub arbeiten, daher die empfohlene Reserve.
Häufige Fragen
Warum Normdichte statt Betriebsdichte? Die VDI/VDE-2173-Gasgleichungen sind auf Normzustand bezogen; Druck und Temperatur stecken bereits in der Formel.
Gilt das für Dämpfe? Nein – für Wasserdampf und kondensierende Medien gelten eigene Gleichungen.
