k = số mũ đẳng hướng
Tầm quan trọng của k cho van an toàn
được chỉnh sửa bởi Alessandro Ruzza
Kích thước của van an toàn được thiết kế để xả khí hoặc hơi, theo Bộ sưu tập lspesl “E”, yêu cầu kiến thức về số mũ đẳng hướng k ở điều kiện xả.
Việc áp dụng bất cẩn chương “E” của Bộ sưu tập lspesl “E.1”, liên quan đến việc định cỡ van an toàn, có thể dẫn đến việc đánh giá quá cao khả năng xả của van và vỡ đĩa.
Bài viết này đưa ra một số hướng dẫn để ước tính giá trị của k đối với khí thực và
làm nổi bật sai lầm bằng cách coi k bằng tỷ số nhiệt cụ thể Cp / Cv
Dòng chảy đẳng hướng qua vòi phun
Công thức [1] được sử dụng trong bộ sưu tập “E”, cũng như trong tiếng Ý khác [2] và nước ngoài [3] standards, để tính toán van an toàn phải xả khí hoặc hơi, là dòng chảy đẳng hướng qua vòi phun trong các điều kiện nhảy tới hạn, đối với khí lý tưởng là:
exp ở đâuansitrên hệ số C được cho bởi:
Chất lỏng | P1 (bar) | T1 (° C) | q '(kg / h) | q (kg / h) | (q '/ q) x 100 |
---|---|---|---|---|---|
Methane | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
Methane | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
Propane | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
Lục bình | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
Lục bình | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
heptan | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
q '= tốc độ dòng chảy được tính toán với k = Cp / Cv (20 ° C, 1 atm)
q = tốc độ dòng chảy được tính toán với k = (Cp / Cv) • (Z / Zp)
Bằng cách giới thiệu hệ số thực nghiệm k của dòng ra van an toàn, trên toàn cầu xem xét hiệu suất dòng ra thực của van, hệ số an toàn 0.9 và hệ số nén Z1 đối với chất lỏng thực sự, chúng tôi đi đến công thức của bộ sưu tập “E”:
Số mũ đẳng hướng k có thể được diễn đạt như sau:
Cho một khí lý tưởng, mà P x V / R x T = 1 , nó được chứng minh rằng k bằng tỉ số Cp / Cv giữa vật nung nóng ở áp suất và thể tích không đổi.
Đối với một khí thực, k có thể được thể hiện (xem Phụ lục B) bằng:
trong đó Z là hệ số nén được xác định bởi Z =P x V / R x T và Zp là "hệ số nén suy ra". Khi áp dụng công thức [3], theo tập hợp “E”, các giá trị của Cp / Cv, Z và Zp phải được đánh giá ở điều kiện phóng điện P1 và T1.
Hệ số nén suy ra Zp được xác định trong công thức [4] như:
Hệ số nén Z có thể được biểu thị bằng:
và tương tự, có thể được biểu thị là:
trong đó các giá trị của Z ^ 0, Z ^ 1, Zp ^ 0, Zp ^ 1 được lập bảng trong Phụ lục A như một hàm của Pr và Tr.
In [4] và [5], Ω là hệ số xoay tâm của Pitzer được xác định bởi:
Trong đó Pr ^ SAT là áp suất hơi giảm tương ứng với giá trị nhiệt độ giảm Tr = T / Tc = 0,7. Phụ lục A trình bày các giá trị Ω của một số chất lỏng. Z e Zp cũng có thể được suy ra trực tiếp từ một phương trình phân tích trạng thái.
Một ví dụ số
Chuyển sang một ví dụ số, giả sử chúng ta cần tính công suất xả của van an toàn trong các điều kiện sau:
Chất lỏng | n-Butano | |
Tình trạng thể chất | hơi quá nhiệt | |
Khối lượng phân tử | M | 58,119 |
Áp suất đặt | P | 19,78 bar |
Áp lực | 10% | |
Nhiệt độ chất lỏng | T | 400 K |
Hệ số dòng chảy | 0,9 | |
Đường kính lỗ | Do | 100 mm |
áp suất xả được cho bởi:
đối với n-Butan: Tc = 425,18 K và Pc = 37,96 bar, chúng ta có:
và sử dụng các bảng trong Phụ lục A, chúng ta có:
Biết thể tích riêng của hơi ở điều kiện phóng điện (P1, T1) bằng 0,01634 m ^ 3 / kg (0,0009498 m ^ 3 / g-mol), ta cũng có thể tính Z từ:
Cho tỷ số giữa các nhiệt cụ thể ở áp suất và thể tích không đổi, ở điều kiện phóng điện (P1, T1), bằng 1,36, từ công thức [3] chúng ta có:
147060
Áp dụng công thức [1], đã được giải quyết để tính toán tốc độ dòng chảy, chúng tôi có giá trị tốc độ dòng xả là 147.060 kg / h.
174848
Nếu thay vào đó, chúng tôi sử dụng giá trị Cp / Cv ở 1 atm và 20 ° C, chúng tôi sẽ có k = 1,19 và từ công thức [1] tốc độ dòng chảy của 174.848 kg / h.
Điều này sẽ dẫn chúng tôi đến đánh giá quá cao việc xả công suất của van an toàn xung quanh 19%
Chú ý:
Lỗi có thể được thực hiện bằng cách gán giá trị Cp / Cv cho k có thể cao hơn nhiều so với trong ví dụ này.
HƠN 20%
Để đưa ra ý tưởng, bảng sau đây cho thấy tốc độ dòng chảy của một lỗ 18 mm cho các hydrocacbon bão hòa khác, được tính trong hai trường hợp. Các phép tính được thực hiện với develo đặc biệtped phần mềm.
Chất lỏng | P1 (bar) | T1 (° C) | q '(kg / h) | q (kg / h) | (q '/ q) x 100 |
---|---|---|---|---|---|
Methane | 12 | 50 | 1472 | 1466 | 100.4 |
Methane | 23 | 200 | 2314 | 2267 | 102.1 |
Propane | 12 | 100 | 2261 | 2181 | 103.7 |
Lục bình | 12 | 178 | 3099 | 2740 | 113.1 |
Lục bình | 23 | 220 | 6519 | 5111 | 127.5 |
heptan | 12 | 215 | 3232 | 2821 | 114.4 |
Phần mềm không sử dụng công thức [4] [5] nhưng, bắt đầu từ sửa đổi Phương trình trạng thái Redlich và Kwong, tính toán giá trị của số mũ đẳng hướng bằng cách sử dụng các tương quan nhiệt động lực học.