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k = 등엔트로피 지수

의 중요성  k  안전 밸브용

알레산드로 편집 Ruzza 

lspesl Collection "E"에 따라 가스 또는 증기를 배출하도록 설계된 안전 밸브의 크기는 배출 조건에서 등엔트로피 지수 k에 대한 지식이 필요합니다.

안전 밸브의 크기와 관련하여 lspesl Collection "E" 장 "E.1"을 부주의하게 적용하면 밸브 및 파열판의 배출 용량이 과대평가될 수 있습니다.

이 기사는 실제 가스에 대한 k 값을 추정하기 위한 몇 가지 지침을 제공하고
k를 비열 Cp/Cv의 비율과 동일하게 고려하여 실수를 강조합니다.

피해야 할 첫 번째 중대한 실수는 다음과 같은 상황에서 가스 또는 증기에 대해 유효한 컬렉션 'E'의 공식을 사용하는 것입니다. XNUMX상 방전 액체 및 기체/증기가 발생합니다. 이러한 경우 실제로 계산된 직경은 실제 필요에 비해 크기가 작을 것입니다.
많은 경우에 다음 오류로 이어질 수 있는 두 번째 오류 안전 시스템 축소는 등엔트로피 지수 k에 Cp/Cv 비율의 값을 제공하는 것입니다. 첫 번째 요점이 후속 기사 시리즈의 주제가 될 것이지만 여기에서는 등엔트로피 지수를 계산하는 데 유용한 힌트를 제공하고 구체적인 경우에 발생할 수 있는 오류의 크기를 보여주고자 합니다.

노즐을 통한 등엔트로피 유출

 

공식 [1] 컬렉션 "E"와 다른 이탈리아어에서 사용되는 [2] 그리고 외국 [3] stand가스 또는 증기를 방출해야 하는 안전 밸브의 계산을 위한 ards는 임계 점프 조건에서 노즐을 통한 등엔트로피 유출의 계산이며, 이는 이상 기체에 대해 다음과 같습니다.

포뮬러 lspesl 컬렉션 "E"

어디 특급ansi계수 C에 대해 다음과 같이 주어진다.

특급ansi계수 C

존재 k 등엔트로피 지수의 지수ansi방정식: pxv^k=비용

유체P1 (bar)T1(°C)q'(kg/h)q(kg/h)(q'/q) x 100
메탄125014721466100.4
메탄2320023142267102.1
프로판1210022612181103.7
헥산1217830992740113.1
헥산2322065195111127.5
헵탄1221532322821114.4

q'= k로 계산된 유량 = Cp/Cv(20°C, 1 atm)
q = 다음으로 계산된 유량 k = (Cp/Cv) • (Z/Zp)

실험 계수를 도입하여 k 밸브의 실제 유출 성능, 0.9의 안전 계수 및 압축성 계수 Z를 전역적으로 고려하는 안전 밸브 유출의1 실제 유체의 경우 컬렉션 "E"의 공식화에 도달합니다.

(1) [1]

등엔트로피 지수 k 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

[2] [2]

를 위해 이상 기체, 어느 것을 위해 P x V / R x T =1 , 그것은 증명된다 k 는 일정한 압력과 체적에서 비열 사이의 비 Cp/Cv와 같습니다.

실제 가스, k 다음과 같이 표현할 수 있습니다(부록 B 참조).

[3] [3]

여기서 Z는 Z=로 정의된 압축률 계수입니다.PxV / RxT Zp는 "유도된 압축성 계수"입니다. 공식을 적용할 때 [3], 컬렉션 "E"에 따르면 Cp/Cv, Z 및 Zp 값은 방전 조건 P에서 평가되어야 합니다.1 그리고 T1.

유도된 압축성 계수 Zp는 다음 공식으로 정의됩니다. [4] 으로 :

[3.1]

압축률 Z는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

[4][4]

유사하게 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

[5][5]

여기서 Z^0, Z^1, Zp^0, Zp^1의 값은 Pr 및 Tr의 함수로 부록 A에 표로 표시됩니다.

In [4][5], Ω은 다음과 같이 정의되는 Pitzer의 중심축 인수입니다.

[10] [10]

여기서 Pr^SAT는 감소된 온도 값 Tr=T/Tc=0,7에 해당하는 감소된 증기압입니다. 부록 A는 일부 유체의 Ω 값을 보여줍니다. Z e Zp는 상태의 분석 방정식에서 직접 파생될 수도 있습니다.

수치적 예

 

수치적 예로 다음과 같은 조건에서 안전 밸브의 토출 용량을 계산해야 한다고 가정합니다.

유체n-부타노
건강 상태과열 증기
분자 질량M58,119
설정 압력P19,78 bar
지나친 압력10%
유체 온도T400 K
유출 계수0,9
오리피스 직경Do100 mm

토출 압력은 다음과 같이 주어진다.

n-부탄의 경우: Tc=425,18 K 및 Pc=37,96 bar, 우리는 :

부록 A의 표를 사용하여 다음을 얻습니다.

1 m^1/kg(0,01634 m^3/g-mole)과 같은 배출 조건(P0,0009498, T3)에서 증기의 비체적을 알면 다음과 같이 Z를 계산할 수도 있습니다.

일정한 압력과 부피, 배출 조건에서 비열의 비율이 주어지면(P1, T1), 공식에서 1,36과 동일 [3] 우리는 가지고있다 :

147060

유량 계산과 함께 공식 [1] 적용

공식 적용 [1], 유량 계산을 위해 풀린 토출 유량 값은 다음과 같습니다. 147.060 kg / h.

174848

1 atm 및 1 °C에서 Cp/Cv 값을 사용하여 공식 [20] 적용

1 atm 및 20 °C에서 Cp/Cv 값을 대신 사용했다면 k = 1,19 그리고 공식에서 [1] 토출 유량 174.848 kg / h.

이것은 우리로 하여금 방전을 과대평가하다 안전 밸브의 용량 19%

경고 :

값 Cp/Cv를 k에 할당하여 발생할 수 있는 오류는 이 예에서보다 훨씬 높을 수 있습니다.

20% 이상

아이디어를 제공하기 위해 다음 표는 두 경우에서 계산된 다른 포화 탄화수소에 대한 18mm 오리피스의 유량을 보여줍니다. 계산은 특별히 devel로 수행되었습니다.ped 소프트웨어.

유체P1 (bar)T1(°C)q'(kg/h)q(kg/h)(q'/q) x 100
메탄125014721466100.4
메탄2320023142267102.1
프로판1210022612181103.7
헥산1217830992740113.1
헥산2322065195111127.5
헵탄1221532322821114.4

소프트웨어는 공식을 사용하지 않습니다 [4] [5] 그러나 수정된 ​​것부터 Redlich 및 Kwong 상태 방정식, 열역학적 상관 관계를 사용하여 등엔트로피 지수 값을 계산합니다.

부록 A 및 B
공식의 유도

BESA 에 참석할 것입니다 IVS - IVS Industrial Valve Summit 2024