k = 등엔트로피 지수
의 중요성 k 안전 밸브용
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.
유체 | P1 (bar) | T1(°C) | q'(kg/h) | q(kg/h) | (q'/q) x 100 |
---|---|---|---|---|---|
메탄 | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
메탄 | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
프로판 | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
헥산 | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
헥산 | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
헵탄 | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
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.
등엔트로피 지수 k 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
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).
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 :
압축률 Z는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
유사하게 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
여기서 Z^0, Z^1, Zp^0, Zp^1의 값은 Pr 및 Tr의 함수로 부록 A에 표로 표시됩니다.
In [4] 과 [5], Ω은 다음과 같이 정의되는 Pitzer의 중심축 인수입니다.
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.
유체 | n-부타노 | |
건강 상태 | 과열 증기 | |
분자 질량 | M | 58,119 |
설정 압력 | P | 19,78 bar |
지나친 압력 | 10% | |
유체 온도 | T | 400 K |
유출 계수 | 0,9 | |
오리피스 직경 | Do | 100 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 :
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.
유체 | P1 (bar) | T1(°C) | q'(kg/h) | q(kg/h) | (q'/q) x 100 |
---|---|---|---|---|---|
메탄 | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
메탄 | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
프로판 | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
헥산 | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
헥산 | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
헵탄 | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
소프트웨어는 공식을 사용하지 않습니다 [4] [5] 그러나 수정된 것부터 Redlich 및 Kwong 상태 방정식, 열역학적 상관 관계를 사용하여 등엔트로피 지수 값을 계산합니다.