k = આઇસોએન્ટ્રોપિક ઘાતાંક
ના મહત્વ k સલામતી વાલ્વ માટે
એલેસાન્ડ્રો દ્વારા સંપાદિત Ruzza
by Rentato Pintabona અને Panio Colacicco
lspesl કલેક્શન “E” અનુસાર ગેસ અથવા વરાળને ડિસ્ચાર્જ કરવા માટે રચાયેલ સલામતી વાલ્વનું કદ, ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં આઇસોએન્ટ્રોપિક ઘાતાંક k નું જ્ઞાન જરૂરી છે.
lspesl કલેક્શન “E” પ્રકરણ “E.1” નો બેદરકાર ઉપયોગ, સેફ્ટી વાલ્વના માપને લગતા, વાલ્વ અને ફાટેલી ડિસ્કની ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતાના અતિશય અંદાજ તરફ દોરી શકે છે.
આ લેખ વાસ્તવિક વાયુઓ માટે k ના મૂલ્યનો અંદાજ કાઢવા માટે કેટલીક માર્ગદર્શિકા આપે છે અને
ચોક્કસ ગરમી Cp/Cv ના ગુણોત્તર સમાન k ગણીને ભૂલને હાઇલાઇટ કરે છે
નોઝલ દ્વારા આઇસોએન્ટ્રોપિક આઉટફ્લો
સૂત્ર [1] જેનો ઉપયોગ “E” સંગ્રહમાં તેમજ અન્ય ઇટાલિયનમાં થાય છે [2] અને વિદેશી [3] standards, સલામતી વાલ્વની ગણતરી માટે કે જે વાયુઓ અથવા વરાળને ડિસ્ચાર્જ કરે છે, તે જટિલ કૂદકાની સ્થિતિમાં નોઝલ દ્વારા આઇસોએન્ટ્રોપિક આઉટફ્લો છે, જે આદર્શ ગેસ માટે છે:
જ્યાં EXPansiગુણાંક C પર આના દ્વારા આપવામાં આવે છે:
ફ્લુઇડ | P1 (bar) | T1 (°C) | q' (kg/h) | q (kg/h) | (q'/q) x 100 |
---|---|---|---|---|---|
મિથેન | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
મિથેન | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
પ્રોપેન | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
હેક્સાને | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
હેક્સાને | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
હેપ્ટેન | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
q'= પ્રવાહ દર k = Cp/Cv (20 °C, 1 atm) સાથે ગણવામાં આવે છે
q = પ્રવાહ દર સાથે ગણવામાં આવે છે k = (Cp/Cv) • (Z/Zp)
પ્રાયોગિક ગુણાંક રજૂ કરીને k સલામતી વાલ્વ આઉટફ્લો, જે વૈશ્વિક સ્તરે વાલ્વના વાસ્તવિક આઉટફ્લો પ્રદર્શન, 0.9 નું સલામતી ગુણાંક અને સંકોચનીય પરિબળ Z ને ધ્યાનમાં લે છે.1 વાસ્તવિક પ્રવાહી માટે, અમે સંગ્રહ "E" ની રચના પર પહોંચીએ છીએ:
આઇસોએન્ટ્રોપિક ઘાતાંક k આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
એક માટે આદર્શ ગેસ, જેના માટે P x V / R x T =1 , તે દર્શાવવામાં આવે છે k સતત દબાણ અને વોલ્યુમ પર ચોક્કસ ગરમી વચ્ચેના ગુણોત્તર Cp/Cv સમાન છે.
એક માટે વાસ્તવિક ગેસ, k દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે (જુઓ પરિશિષ્ટ B)
જ્યાં Z એ Z= દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થયેલ સંકોચનક્ષમતા પરિબળ છેP x V / R x T અને Zp એ "ઉત્પન્ન સંકોચનીય પરિબળ" છે. ફોર્મ્યુલા લાગુ કરતી વખતે [3], સંગ્રહ "E" અનુસાર, Cp/Cv, Z અને Zp ના મૂલ્યોનું મૂલ્યાંકન ડિસ્ચાર્જ શરતો P પર કરવું આવશ્યક છે.1 અને ટી1.
વ્યુત્પન્ન સંકોચનક્ષમતા પરિબળ Zp ફોર્મ્યુલામાં વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે [4] જેમ:
સંકોચનક્ષમતા પરિબળ Z ને આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
અને તે જ રીતે, આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
જ્યાં Z^0, Z^1, Zp^0, Zp^1 ના મૂલ્યો Pr અને Tr ના કાર્ય તરીકે પરિશિષ્ટ A માં ટેબ્યુલેટેડ છે.
In [4] અને [5], Ω એ પિત્ઝરનું કેન્દ્રીય પરિબળ છે જે દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:
જ્યાં Pr^SAT એ ઘટાડેલ તાપમાન મૂલ્ય Tr=T/Tc=0,7ને અનુરૂપ ઘટેલું વરાળ દબાણ છે. પરિશિષ્ટ A કેટલાક પ્રવાહીના Ω મૂલ્યો દર્શાવે છે. Z e Zp પણ રાજ્યના વિશ્લેષણાત્મક સમીકરણમાંથી સીધું મેળવી શકાય છે.
સંખ્યાત્મક ઉદાહરણ
સંખ્યાત્મક ઉદાહરણ તરફ વળવું, ધારો કે આપણે નીચેની શરતો હેઠળ સલામતી વાલ્વની ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતાની ગણતરી કરવાની જરૂર છે:
ફ્લુઇડ | n-બ્યુટાનો | |
શારીરિક સ્થિતિ | સુપરહીટેડ વરાળ | |
પરમાણુ સમૂહ | M | 58,119 |
દબાણ સેટ કરો | P | 19,78 bar |
અતિશય દબાણ | 10% | |
પ્રવાહી તાપમાન | T | 400 K |
પ્રવાહ ગુણાંક | 0,9 | |
ઓરિફિસ વ્યાસ | Do | 100 મીમી |
ડિસ્ચાર્જ દબાણ દ્વારા આપવામાં આવે છે:
n-બ્યુટેન માટે છે: Tc=425,18 K અને Pc=37,96 bar, અમારી પાસે:
અને પરિશિષ્ટ A માં કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને, અમારી પાસે છે:
1 m^1/kg (0,01634 m^3/g-મોલ) ની બરાબર વિસર્જન સ્થિતિ (P0,0009498, T3) પર વરાળના ચોક્કસ જથ્થાને જાણીને, અમે આમાંથી Z ની ગણતરી પણ કરી શકીએ છીએ:
સ્રાવની સ્થિતિમાં, સતત દબાણ અને વોલ્યુમ પર ચોક્કસ ગરમીના ગુણોત્તરને જોતાં (પી1, ટી1), સૂત્રમાંથી 1,36 ની બરાબર [3] અમારી પાસે:
147060
ફોર્મ્યુલા લાગુ કરી રહ્યા છીએ [1], જે પ્રવાહ દરની ગણતરી માટે ઉકેલવામાં આવ્યું હતું, અમારી પાસે ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહ દરનું મૂલ્ય છે 147.060 કિગ્રા / ક.
174848
જો આપણે તેના બદલે 1 atm અને 20 °C પર Cp/Cv ના મૂલ્યનો ઉપયોગ કર્યો હોત, તો અમારી પાસે હોત કે = 1,19 અને સૂત્રમાંથી [1] નો સ્રાવ પ્રવાહ દર 174.848 કિગ્રા / ક.
આ અમને દોરી જશે સ્રાવને વધારે પડતો અંદાજ આપો આસપાસ દ્વારા સલામતી વાલ્વની ક્ષમતા 19%
ચેતવણી:
K ને Cp/Cv મૂલ્ય સોંપીને જે ભૂલ થઈ શકે છે તે આ ઉદાહરણ કરતાં ઘણી વધારે હોઈ શકે છે.
20% થી વધુ
એક વિચાર આપવા માટે, નીચેનું કોષ્ટક અન્ય સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન માટે 18-mm ઓરિફિસના પ્રવાહ દરો દર્શાવે છે, જેની ગણતરી બે કેસોમાં કરવામાં આવે છે. ગણતરીઓ ખાસ વિકાસ સાથે કરવામાં આવી હતીped સોફ્ટવેર
ફ્લુઇડ | P1 (bar) | T1 (°C) | q' (kg/h) | q (kg/h) | (q'/q) x 100 |
---|---|---|---|---|---|
મિથેન | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
મિથેન | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
પ્રોપેન | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
હેક્સાને | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
હેક્સાને | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
હેપ્ટેન | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
સોફ્ટવેર સૂત્રોનો ઉપયોગ કરતું નથી [4] [5] પરંતુ, સંશોધિતથી શરૂ કરીને રાજ્યનું રેડલિચ અને ક્વોંગ સમીકરણ, થર્મોડાયનેમિક સહસંબંધનો ઉપયોગ કરીને આઇસોએન્ટ્રોપિક ઘાતાંકના મૂલ્યની ગણતરી કરે છે.