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inherent, installed flow characteristic

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Inherent · Installed Flow Characteristic

Control Valve · Cv · Flow Characteristic · Linear · Equal Percentage · Installed Characteristic

1. Valve Coefficient, Cv

NeoStudio 필기는 먼저 Valve Coefficient인 Cv에서 시작한다.

Cv = Valve Coefficient

필기에는 1 Cv의 기준을 물과 압력차를 이용하여 설명한다.

  • 약 1분 동안 일정 유량이 통과
  • 약 16℃ 조건
  • 밸브 전후 압력차 1 psi
1 Cv 정의의 첫 줄에 적힌 세부 단위식은 손글씨가 완전히 명확하지 않아 임의로 복원하지 않았다.

2. Cv와 유량 관계

필기에서는 Cv를 다음 관계로 나타낸다.

Cv = Q √(gs / ΔP)

원본에 적힌 기호는 다음과 같다.

기호 NeoStudio 표기
Cv Valve Coefficient
Q Flow Rate
gs Gravity
ΔP 압력차

3. Valve Characteristic를 포함한 유량식

밸브가 열릴 때의 특성을 f로 두어 다음과 같이 기록한다.

Q = Cv · f · √(ΔP / gs)
f = Valve Characteristic
유량 Q는 Cv뿐 아니라 밸브 개도 특성 f와 압력차 ΔP의 영향을 함께 받는다.

4. Linear Characteristic

Linear Valve의 경우 필기에서는 Valve Characteristic을 Stroke 또는 Travel에 비례하는 형태로 기록한다.

f = l
l = Stroke
      Flow
       ↑
       │          /
       │        /
       │      /
       │    /
       │  /
       └────────────────→ Travel
    
Linear : Travel 변화에 따라 유량특성이 선형으로 증가

5. Equal Percentage Characteristic

Equal Percentage의 경우 필기에서는 다음 식을 사용한다.

f = Rl-1

따라서 초기에는 변화가 작고, Travel이 증가할수록 유량 변화가 커지는 곡선으로 그려져 있다.

      Flow
       ↑
       │              /
       │            /
       │         __/
       │      __/
       │____/
       └────────────────→ Travel
    

6. Inherent Flow Characteristic

NeoStudio 2페이지에서는 Inherent Characteristic을 설명할 때 다음 조건을 가정한다.

ΔP = Constant

즉 밸브 전후의 압력차가 일정하다고 보고 Valve 자체의 Travel과 Flow 관계를 표현한다.

Inherent Characteristic : ΔP를 일정하게 둔 Valve 자체의 유량특성

7. Installed Flow Characteristic

실제 배관에 밸브를 설치하면 압력차가 일정하지 않다고 기록한다.

ΔP = f(Q)

즉 유량이 변하면 밸브에 걸리는 압력차도 함께 변한다.

Q 변화 → ΔP 변화 → 실제 Flow Characteristic 변화
Installed Characteristic은 Valve 자체 특성뿐 아니라 실제 Process의 압력분포 영향을 포함한다.

8. Linear Valve의 Inherent · Installed 비교

원본 그림에서는 Linear Inherent Characteristic이 직선으로 표시된다.

실제 설치 후에는 Installed Characteristic이 직선에서 벗어난 곡선으로 변한다.

      Flow Rate
          ↑
          │     Installed
          │   ____
          │  /
          │ /
          │/        Inherent Linear
          │        /
          │      /
          │    /
          └────────────────────→ Travel
    
Linear Inherent ≠ Linear Installed
Valve 자체가 Linear라고 하여 실제 배관에서 Flow가 반드시 Linear하게 변하는 것은 아니다.

9. Equal Percentage의 Inherent · Installed 비교

두 번째 그림에서는 Equal Percentage의 Inherent Curve와 Installed Curve를 비교한다.

      Flow Rate
          ↑
          │         Installed
          │       /
          │     /
          │   /
          │  /        Inherent
          │ /       __/
          │/     __/
          │____/
          └────────────────────→ Travel
    

원본에서는 Installed Characteristic이 보다 Linear한 형태로 변하는 그림을 사용한다.

10. Equal Percentage Valve의 적용

NeoStudio의 결론에서는 Process 조건에 따라 ΔP가 변하므로 실제 Installed Characteristic을 Linear하게 만들기 위해 Equal Percentage Valve를 주로 사용한다고 기록한다.

Process에서 ΔP 변화 + Equal Percentage Inherent → Installed Characteristic을 Linear에 가깝게 구성
원본의 핵심: 실제 공정에서는 Equal Percentage Valve를 이용하여 Installed 특성을 Linear하게 만드는 방향으로 사용한다.

11. Quick Opening Valve

필기에서는 Quick Opening Valve를 초기 Travel이 작아도 유량이 급격하게 증가하는 형태로 설명한다.

      Flow Rate
          ↑
          │   ________
          │  /
          │ /
          │/
          │
          └────────────────────→ Travel

             Quick Opening
    
Small Travel → Flow Rate 급증

원본에는 유량을 즉시 증가시켜야 하는 경우와 Safety Valve 사용을 연결하여 기록하고 있다.

Quick Opening과 Safety Valve의 적용 관계는 NeoStudio 원본에 적힌 표현을 그대로 보존한 것이다. 외부 Valve 선정이론으로 수정하거나 확장하지 않았다.

12. Inherent와 Installed 비교

항목 Inherent Installed
ΔP Constant로 가정 Q에 따라 변화
의미 Valve 자체의 Flow Characteristic 실제 Process에 설치된 상태의 Flow Characteristic
영향요소 Valve Characteristic 중심 Valve + Process ΔP
Linear Valve Linear 곡선으로 변화 가능
Equal Percentage 곡선 Linear에 가까워지는 그림

13. 세 가지 Valve Characteristic

Characteristic NeoStudio 내용
Linear f = l, Travel에 비례
Equal Percentage f = Rl-1
Quick Opening 작은 Travel에서 Flow가 빠르게 증가

14. 전체 흐름

             Cv
              │
              ▼
      Q = Cv·f·√(ΔP/gs)
              │
              ├───────────────┐
              │               │
              ▼               ▼
       Valve Characteristic    ΔP
              │               │
       ┌──────┼──────┐        │
       │      │      │        │
       ▼      ▼      ▼        │
    Linear   Equal   Quick     │
             %      Opening    │
       │             │         │
       └──────┬──────┘         │
              ▼                │
        Inherent Curve         │
        ΔP = Constant          │
              │                │
              └──────┬─────────┘
                     ▼
            실제 Process 설치
                     │
                     ▼
               ΔP = f(Q)
                     │
                     ▼
          Installed Characteristic
    

15. NeoStudio PDF 핵심 정리

항목 원본 내용
Cv Valve Coefficient
유량식 Q = Cv · f · √(ΔP/gs)
Linear f = l
Equal Percentage f = Rl-1
Inherent ΔP = Constant 가정
Installed ΔP = f(Q)
Linear Valve 설치 후 특성이 비선형 곡선으로 변화
Equal Percentage 설치 후 Linear에 가까워지는 그림
Quick Opening 작은 Travel에서 Flow 급증
이 HTML은 페이지 본문과 연결된 YouTube 자료를 사용하지 않고, NeoStudio PDF 1개(총 2페이지)만 페이지별 OCR/시각 판독하여 작성했다. 이 페이지에는 별도의 일반 이미지가 없다. 1페이지는 Cv와 Q의 관계, Linear 및 Equal Percentage Characteristic을 설명한다. 2페이지는 Inherent Characteristic에서는 ΔP를 일정하게 두지만, 실제 Installed Condition에서는 ΔP가 유량 Q에 따라 변하므로 Flow Characteristic이 달라진다는 내용을 그림으로 설명한다. Quick Opening Valve와 Safety Valve의 적용 관계, Equal Percentage Valve를 주로 사용하는 이유 등은 NeoStudio에 적힌 표현 범위만 반영했으며 외부 일반이론으로 수정하지 않았다.
Control Valve, Cv, Valve Coefficient, Flow Characteristic, Inherent Characteristic, Installed Characteristic, Linear Valve, Equal Percentage, Quick Opening, Valve Travel, Stroke, Pressure Drop, Delta P
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