k = 等エントロピー指数
の重要性 k 安全弁用
アレッサンドロ編集 Ruzza
by レンタート ピンタボナ & パニオ・コラチッコ
lspesl コレクション「E」によると、ガスまたは蒸気を排出するように設計された安全弁のサイジングには、排出条件での等エントロピー指数 k の知識が必要です。
安全弁のサイジングに関する lspesl コレクション「E」の章「E.1」を不注意に適用すると、弁および破裂板の排出容量を過大評価する可能性があります。
この記事では、実在気体の k の値を推定するためのガイドラインをいくつか示します。
比熱 Cp/Cv の比に等しい k を考慮することにより、間違いを強調します
流体 | P1(bar) | T1 (℃) | q' (kg/h) | q (kg/時) | (q'/q) × 100 |
---|---|---|---|---|---|
メタン | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
メタン | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
プロパン | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
ヘキサン | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
ヘキサン | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
ヘプタン | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
q'= k = Cp/Cv (20 °C, 1 atm) で計算された流量
q = で計算された流量 k = (Cp/Cv) · (Z/Zp)
実験係数を導入することにより k バルブの実際の流出性能、0.9 の安全係数、および圧縮係数 Z をグローバルに考慮した安全弁流出の1 実際の流体の場合、コレクション「E」の定式化に到達します。
等エントロピー指数 k 次のように表すことができます。
理想気体、そのために P×V/R×T=1 、それが実証されている k は、一定の圧力と体積での比熱の比率 Cp/Cv に等しくなります。
実在ガス, k 次の式で表すことができます (付録 B を参照)。
ここで、Z は Z= で定義される圧縮係数です。P×V / R×T Zp は「派生圧縮係数」です。 数式を適用する場合 【3]、コレクション「E」によると、Cp/Cv、Z、および Zp の値は、放電条件 P で評価する必要があります。1 とT1.
導出された圧縮係数 Zp は、次の式で定義されます。 【4] を次のように定義しています:
圧縮係数 Z は、次のように表すことができます。
同様に、次のように表すことができます。
ここで、Z^0、Z^1、Zp^0、Zp^1 の値は、Pr および Tr の関数として付録 A に表にされています。
In 【4] & 【5]、Ω は、以下によって定義されるピッツァーの非中心因子です。
ここで、Pr^SAT は、低下した温度値 Tr=T/Tc=0,7 に対応する低下した蒸気圧です。 付録 A は、いくつかの液体の Ω 値を示しています。 Z e Zp は、解析的な状態方程式から直接導き出すこともできます。
数値例
数値例に戻ると、次の条件下で安全弁の吐出容量を計算する必要があるとします。
流体 | n-ブタノ | |
物理的状態 | 過熱蒸気 | |
分子量 | M | 58,119 |
設定圧力 | P | 19,78 bar |
過圧 | 視聴者の38%が | |
流体温度 | T | 400 K |
流出係数 | 0,9 | |
オリフィス径 | Do | 100 mm |
吐出圧力は次の式で与えられます。
n-ブタンの場合: Tc=425,18 K および Pc=37,96 bar、 我々は持っています:
付録 A の表を使用すると、次のようになります。
1 m^1/kg (0,01634 m^3/g-mole) に等しい放電条件 (P0,0009498、T3) での蒸気の比容積がわかっているので、次の式から Z を計算することもできます。
一定の圧力と体積での比熱の比を考えると、排出条件 (P1、T1)、式から 1,36 に等しい 【3] 私たちは持っている:
これにより、 放電を過大評価する 約による安全弁の容量 視聴者の38%が
警告:
値 Cp/Cv を k に割り当てることによって発生する可能性のあるエラーは、この例よりもはるかに大きくなる可能性があります。
20%以上
アイデアを示すために、次の表は、18 つのケースで計算された、他の飽和炭化水素の XNUMX mm オリフィスの流量を示しています。 計算は特別に開発して実行されましたped ソフトウェアを使用して、WindowsXNUMX XNUMXビット上で動作する XNUMXTB RAID XNUMX を備えたデスクトップ コンピューターで録画されます。
流体 | P1(bar) | T1 (℃) | q' (kg/h) | q (kg/時) | (q'/q) × 100 |
---|---|---|---|---|---|
メタン | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
メタン | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
プロパン | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
ヘキサン | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
ヘキサン | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
ヘプタン | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
ソフトウェアは数式を使用しません 【4] 【5] しかし、変更されたものから始めて Redlich と Kwong の状態方程式、熱力学的相関を使用して等エントロピー指数の値を計算します。