k = eksponen isoentropik

Kepentingan k untuk injap keselamatan

disunting oleh Alessandro Ruzza

by Rentato Pintabona and Panio Colacicco

Saiz injap keselamatan yang direka untuk mengeluarkan gas atau wap, menurut lspesl Collection "E", memerlukan pengetahuan tentang eksponen isoentropik k pada keadaan nyahcas.

Penggunaan lspesl Collection "E" bab "E.1" yang tidak berhati-hati, berkenaan saiz injap keselamatan, boleh menyebabkan anggaran berlebihan kapasiti pelepasan injap dan cakera pecah.

Artikel ini memberikan beberapa garis panduan untuk menganggar nilai k bagi gas sebenar dan
menyerlahkan kesilapan dengan menganggap k sama dengan nisbah haba tentu Cp/Cv

Kesilapan pertama dan besar yang perlu dielakkan ialah menggunakan formula dalam Koleksi 'E', sah untuk gas atau wap, dalam situasi di mana pelepasan dua fasa cecair dan gas/wap berlaku. Dalam kes sedemikian, sebenarnya, diameter yang dikira sudah pasti akan menjadi lebih kecil berbanding dengan keperluan sebenar.

Ralat kedua, yang dalam banyak kes boleh membawa kepada mengecilkan sistem keselamatan, adalah untuk memberikan eksponen isoentropik k nilai nisbah Cp/Cv. Walaupun titik pertama akan menjadi subjek siri artikel berikutnya, di sini kami ingin memberikan beberapa petunjuk berguna untuk mengira eksponen isoentropik dan menunjukkan, dalam kes konkrit, saiz ralat yang boleh dibuat.

Aliran keluar isoentropik melalui muncung

formula ini [1] yang digunakan dalam koleksi "E", serta dalam bahasa Itali yang lain [2] dan asing [3] standards, untuk pengiraan injap keselamatan yang mesti mengeluarkan gas atau wap, adalah aliran keluar isoentropik melalui muncung di bawah keadaan lonjakan kritikal, yang bagi gas ideal ialah:

di mana expansipada pekali C diberikan oleh:

menjadi k eksponen bagi exp isoentropikansipada persamaan:

Fluid	P1 (bar)	T1 (°C)	q' (kg/j)	q (kg/j)	(q'/q) x 100
Metana	12	50	1472	1466	100.4
Metana	23	200	2314	2267	102.1
Propana	12	100	2261	2181	103.7
Heksana	12	178	3099	2740	113.1
Heksana	23	220	6519	5111	127.5
Heptana	12	215	3232	2821	114.4

q'= kadar aliran dikira dengan k = Cp/Cv (20 °C, 1 atm)
q = kadar aliran dikira dengan k = (Cp/Cv) • (Z/Zp)

Dengan memperkenalkan pekali eksperimen k aliran keluar injap keselamatan, yang secara global mempertimbangkan prestasi aliran keluar sebenar injap, pekali keselamatan 0.9 dan faktor kebolehmampatan Z₁ untuk cecair sebenar, kami sampai pada rumusan koleksi "E":

(1) [1]

Eksponen isoentropik k boleh dinyatakan sebagai:

[2]

Untuk gas ideal, untuk yang mana P x V / R x T =1 , ia ditunjukkan bahawa k adalah sama dengan nisbah Cp/Cv antara haba tentu pada tekanan dan isipadu malar.

Untuk gas sebenar, k boleh dinyatakan (lihat Lampiran B) dengan:

[3]

di mana Z ialah faktor kebolehmampatan yang ditakrifkan oleh Z=P x V / R x T dan Zp ialah "faktor kebolehmampatan terbitan". Apabila menggunakan formula [3], mengikut koleksi "E", nilai Cp/Cv, Z dan Zp mesti dinilai pada keadaan pelepasan P₁ dan T₁.

Faktor kebolehmampatan terbitan Zp ditakrifkan dalam formula [4] sebagai:

Faktor kebolehmampatan Z boleh dinyatakan sebagai:

[4]

dan sama, boleh dinyatakan sebagai:

[5]

di mana nilai Z^0, Z^1, Zp^0, Zp^1 dijadualkan dalam Lampiran A sebagai fungsi Pr dan Tr.

In [4] and [5], Ω ialah faktor asentrik Pitzer yang ditakrifkan oleh:

[10]

Di mana Pr^SAT ialah tekanan wap berkurangan sepadan dengan nilai suhu berkurangan Tr=T/Tc=0,7. Lampiran A menunjukkan nilai Ω bagi sesetengah cecair. Z e Zp juga boleh diperoleh secara langsung daripada persamaan analitik keadaan.

Contoh berangka

Beralih kepada contoh berangka, katakan kita perlu mengira kapasiti nyahcas injap keselamatan di bawah keadaan berikut:

Fluid		n-Butano
Keadaan fizikal		wap panas lampau
Jisim molekul	M	58,119
Tetapkan tekanan	P	19,78 bar
Overpressure		10%
Suhu bendalir	T	400 K
Pekali efluks		0,9
Diameter orifis	Do	100 mm

tekanan pelepasan diberikan oleh:

untuk n-Butana: Tc=425,18 K dan Pc=37,96 bar, kami ada:

dan menggunakan jadual dalam Lampiran A, kami mempunyai:

Mengetahui isipadu khusus wap pada keadaan nyahcas (P1, T1) bersamaan dengan 0,01634 m^3/kg (0,0009498 m^3/g-mol), kita juga boleh mengira Z daripada:

Diberi nisbah haba tentu pada tekanan dan isipadu malar, pada keadaan nyahcas (P₁, T₁), sama dengan 1,36, daripada formula [3] kita mempunyai:

147060

Menggunakan formula [1], dengan pengiraan kadar aliran

Mengaplikasikan formula [1], yang telah diselesaikan untuk pengiraan kadar aliran, kami mempunyai nilai kadar aliran nyahcas sebanyak 147.060 kg / j.

174848

Menggunakan formula [1], menggunakan nilai Cp/Cv pada 1 atm dan 20 °C

Jika kita sebaliknya menggunakan nilai Cp/Cv pada 1 atm dan 20 °C, kita akan mempunyai k = 1,19 dan daripada formula [1] kadar aliran pelepasan sebanyak 174.848 kg / j.

Ini akan membawa kita kepada melebihkan pelepasan kapasiti injap keselamatan di sekeliling 19%

AMARAN :

Ralat yang boleh dibuat dengan memberikan nilai Cp/Cv kepada k boleh menjadi lebih tinggi daripada contoh ini.

LEBIH 20%

Untuk memberi gambaran, jadual berikut menunjukkan kadar aliran orifis 18 mm untuk hidrokarbon tepu lain, dikira dalam dua kes. Pengiraan dilakukan dengan develo khasped perisian.

Fluid	P1 (bar)	T1 (°C)	q' (kg/j)	q (kg/j)	(q'/q) x 100
Metana	12	50	1472	1466	100.4
Metana	23	200	2314	2267	102.1
Propana	12	100	2261	2181	103.7
Heksana	12	178	3099	2740	113.1
Heksana	23	220	6519	5111	127.5
Heptana	12	215	3232	2821	114.4

Perisian tidak menggunakan formula [4] [5] tetapi, bermula dari yang diubah suai Persamaan keadaan Redlich dan Kwong, mengira nilai eksponen isoentropik menggunakan korelasi termodinamik.

Kepentingan eksponen isoentropik k untuk injap keselamatan

k = eksponen isoentropik

Kepentingan k untuk injap keselamatan

disunting oleh Alessandro Ruzza

by Rentato Pintabona and Panio Colacicco

Artikel ini memberikan beberapa garis panduan untuk menganggar nilai k bagi gas sebenar dan
menyerlahkan kesilapan dengan menganggap k sama dengan nisbah haba tentu Cp/Cv

Aliran keluar isoentropik melalui muncung

q'= kadar aliran dikira dengan k = Cp/Cv (20 °C, 1 atm)
q = kadar aliran dikira dengan k = (Cp/Cv) • (Z/Zp)

Contoh berangka

147060

Mengaplikasikan formula [1], yang telah diselesaikan untuk pengiraan kadar aliran, kami mempunyai nilai kadar aliran nyahcas sebanyak 147.060 kg / j.

174848

Jika kita sebaliknya menggunakan nilai Cp/Cv pada 1 atm dan 20 °C, kita akan mempunyai k = 1,19 dan daripada formula [1] kadar aliran pelepasan sebanyak 174.848 kg / j.

Ini akan membawa kita kepada melebihkan pelepasan kapasiti injap keselamatan di sekeliling 19%

AMARAN :

Ralat yang boleh dibuat dengan memberikan nilai Cp/Cv kepada k boleh menjadi lebih tinggi daripada contoh ini.

LEBIH 20%

Lampiran A dan B
terbitan formula

Partner

Kepentingan eksponen isoentropik k untuk injap keselamatan

k = eksponen isoentropik

Kepentingan k untuk injap keselamatan

disunting oleh Alessandro Ruzza

by Rentato Pintabona and Panio Colacicco

Artikel ini memberikan beberapa garis panduan untuk menganggar nilai k bagi gas sebenar dan menyerlahkan kesilapan dengan menganggap k sama dengan nisbah haba tentu Cp/Cv

Aliran keluar isoentropik melalui muncung

q'= kadar aliran dikira dengan k = Cp/Cv (20 °C, 1 atm) q = kadar aliran dikira dengan k = (Cp/Cv) • (Z/Zp)

Contoh berangka

147060

Mengaplikasikan formula [1], yang telah diselesaikan untuk pengiraan kadar aliran, kami mempunyai nilai kadar aliran nyahcas sebanyak 147.060 kg / j.

174848

Jika kita sebaliknya menggunakan nilai Cp/Cv pada 1 atm dan 20 °C, kita akan mempunyai k = 1,19 dan daripada formula [1] kadar aliran pelepasan sebanyak 174.848 kg / j.

Ini akan membawa kita kepada melebihkan pelepasan kapasiti injap keselamatan di sekeliling 19%

AMARAN :

Ralat yang boleh dibuat dengan memberikan nilai Cp/Cv kepada k boleh menjadi lebih tinggi daripada contoh ini.

LEBIH 20%

Lampiran A dan B terbitan formula

Disyorkan untuk anda

Injap Keselamatan untuk Aplikasi Hidrogen

Apakah injap pelega keselamatan?

Terma dan definisi

Partner

Artikel ini memberikan beberapa garis panduan untuk menganggar nilai k bagi gas sebenar dan
menyerlahkan kesilapan dengan menganggap k sama dengan nisbah haba tentu Cp/Cv

q'= kadar aliran dikira dengan k = Cp/Cv (20 °C, 1 atm)
q = kadar aliran dikira dengan k = (Cp/Cv) • (Z/Zp)

Lampiran A dan B
terbitan formula