|

Sizing van breekplaten

Het doel van dit bulletin is om gedetailleerde richtlijnen te geven voor het dimensioneren van breekplaten met behulp van standaardmethodologieën die te vinden zijn in ASME Section VIII Div. 1, API RP520 en Crane TP-410. Om te helpen bij het dimensioneringsproces, Fike biedt DisCalc ™ aan, een webgebaseerd maatprogramma.

Overdruktoeslag

Bij het dimensioneren van drukontlastingsapparaten, definieert de ASME-code de maximale druk die kan worden opgebouwd in het drukvat terwijl het apparaat ontlast. Deze druk varieert afhankelijk van de toepassing van het apparaat. In de volgende tabel zijn de verschillende overdruktoelaten gedefinieerd. Zie technisch bulletin TB8100 voor ASME-toepassingsvereisten.

Overdruktoeslagtabel

Methoden voor het dimensioneren van breekplaten

Hieronder worden drie basismethoden voor het dimensioneren van breekplaatinrichtingen beschreven. Deze methoden gaan uit van een enkelfasige, niet-reactieve vloeistofstroom. Bronnen zoals API RP520 deel 1, de DIERS-projecthandleiding en CCPS-richtlijnen voor drukontlasting en afvalwaterbehandelingssystemen bieden andere methoden voor tweefasige, knipperende, reactieve en anderszins niet-stabiele omstandigheden.

Coëfficiënt van ontladingsmethode (KD)

De K.D is de afvoercoëfficiënt die wordt toegepast op het theoretische debiet om te komen tot een nominaal debiet voor eenvoudige systemen.

Bestand tegen stroming (KR)

De K.R vertegenwoordigt het snelheidsverlies als gevolg van de breekplaatinrichting. Dit drukverlies wordt meegenomen in de totale systeemverliesberekeningen om de grootte van het ontlastingssysteem te bepalen.

Combinatiecapaciteitsmethode

Wanneer een breekplaatinrichting wordt geïnstalleerd in combinatie met een overdrukventiel (PRV), wordt de klepcapaciteit verlaagd met een standaardwaarde van 0,9 of een geteste waarde voor de schijf / klepcombinatie. Zien technisch bulletin TB8105 voor specifieke toepassingsvereisten bij het gebruik van breekplaten in combinatie met PRV's. Een lijst met door Fike gecertificeerde combinatiefactoren is te vinden in technisch bulletin TB8103.

Ontladingscoëfficiënt methode (KD)

Gebruik deze methode voor eenvoudige systemen waarbij aan de volgende voorwaarden wordt voldaan (regel 8 & 5). Deze methode houdt rekening met de effecten van het binnentreden van het vat, 8 buisdiameters van inlaatleidingen, 5 buisdiameters van afvoerleidingen en effecten van het afvoeren naar de atmosfeer.

Afbeelding van ontladingscoëfficiënt

Gas / damp dimensionering

Bepaling van kritische versus subkritische stroom per API RP520

Woordenlijst grootte breekplaten 1

 

Kritieke druk: Kritieke drukberekening voor het dimensioneren van breekplaten

Berekeningen volgens ASME Sectie VIII (veronderstelt kritische stroming)

Kritieke stroom: Kritische stroomberekening voor het dimensioneren van breekplaten

Berekening per API RP520

Subkritische stroom:

Subkritische stroomberekening voor het dimensioneren van breekplaten

Kritieke stroom:

Critical Flow Calculation-vergelijking voor het dimensioneren van breekplaten

TAFEL 1

Gasconstanten

Gasconstanten tafel

TAFEL 2

Gasstroom constante C voor Sonic Flow STEAM SIZING

Gasstroom constante C voor Sonic Flow Steam-dimensionering

Stoom dimensionering

Woordenlijst Steam Sizing

Berekening volgens ASME Sectie VIII

Stoom:

Stoom dimensionering - Stoomberekening volgens ASME-sectie 8

Berekening per API RP520

Stoom:

TAFEL 3

Correctiefactoren oververhitting, KSH (API RP520 deel 1, tabel 9)

Correctiefactoren voor oververhitting KSH API RP520 deel 1 Tabel 9

Vloeibare maatvoering

Woordenlijst Liquid Sizing

Berekening volgens ASME Sectie VIII

Water:

Berekening van vloeistofdimensionering volgens ASME-sectie 8

Berekening per API RP520

Niet-viskeuze vloeistof:

Vloeistof dimensionering niet-viskeuze vloeistof berekening volgens API RP520

 

Kleverige vloeistof:

 

Vloeistof dimensionering viscositeitsvloeistof berekening volgens API RP520

Bereken eerst A voor het dimensioneren van stroperige vloeistoffenR met KV van 1,0.

Pas gebied A van de volgende grotere schijf toe op de berekeningen van het Reynoldsgetal om tot K te komenV. Bereken vervolgens opnieuw het vereiste gebied AV met behulp van de afgeleide KV.

Weerstand tegen stromingsmethode (KR)

Gebruik deze methode als de 8 & 5 Regel niet van toepassing is en de breekplaat niet is geïnstalleerd in combinatie met een overdrukventiel. Dit type berekening is de verantwoordelijkheid van de systeemontwerper. (DisCalcTM voert dit type berekening niet uit.)

Kenmerken van de stromingsweerstand-methode

• De dimensionering gebeurt op basis van een ontlastingssysteem, niet op basis van de capaciteit van individuele componenten

• Breekplaat wordt behandeld als een ander onderdeel van het ontlastingssysteem

• Elk apparaat of elke familie van apparaten heeft een weerstandswaarde zonder eenheid (KR) die de verwachte stromingsweerstand vertegenwoordigt die onafhankelijk is van de stromende vloeistof

• Systeemontlastingscapaciteit moet worden vermenigvuldigd met een factor 0,90

Soorten KR

Omdat veel breekplaten verschillende openingskenmerken hebben, afhankelijk van of ze worden geopend met een gecomprimeerde damp of een onsamendrukbare vloeistof, zijn er gecertificeerde KR-waarden die worden aangegeven door de toepasselijke servicemedia. De K.R waarden voor verschillende media zijn het resultaat van verschillen in hoe de breekplaat opent met verschillende media en testmethoden die zijn gestandaardiseerd in ASME PTC25. Een lijst met Fike gecertificeerde KR factoren zijn te vinden in technisch bulletin TB8104.

• Lucht- of gasdienst - KRG

Gebruik KRG wanneer het medium een gas of damp is, of wanneer het medium vloeibaar is maar er een aanzienlijk dampvolume is dat direct in contact komt met de schijf op het moment van breuk

• Vloeibare service - KRL

Gebruik KRL als het medium vloeibaar is en de vloeistof tegen de schijf is op het moment van breuk

• Lucht- of gas- en vloeistofdienst - KRGL

KRGL kan worden gebruikt voor alle servicevoorwaarden

De volgende voorbeelden illustreren hoe KR waarden worden gebruikt om de doorstroomcapaciteit van een overdrukleidingsysteem vast te stellen.

Damp dimensionering

Het volgende voorbeeld, zie Figuur 1, gaat ervan uit dat k = cp / cv = 1.4 wat resulteert in een conservatieve berekening. Het getoonde voorbeeld is gebaseerd op Crane TP-410-methoden. Het veronderstelt ook een ontlastende toestand in stabiele toestand waarbij het vatvolume groot is in verhouding tot het ontlastende vermogen.

Gegeven informatie: Vapor Sizing figuur 1

  • Drukvat MAWP = 1000 psig
  • Drukvrij maken zoals toegestaan door ASME Sectie VIII Div. 1 = 110% x MAWP = 1114,7 psia = P'1
  • Tegendruk (uitlaatdruk) = 14,7 psia
  • Werkvloeistof - lucht (k = c / c = 1,4)
  • Luchttemperatuur bij schijfbreuk = 500 ° F = 960R = T
  • Maximale stroomsnelheid in het vat = 20.000 SCFM
  • Breekplaat - Fike 3 ”SRX-GI g K = 0,99

Bepaal de weerstandsfactor van het totale leidingsysteem:

Tabel met weerstandsfactoren voor leidingsystemen

De Darcy-vergelijking definieert de afvoer van samendrukbare vloeistoffen door kleppen, fittingen en leidingen. Omdat de stroomsnelheid naar het voorbeeldvat is gedefinieerd in SCFM, wordt de volgende vorm van de Darcy-vergelijking gebruikt:

Kraanvergelijking 3-20

Crane Vergelijkingswoordenlijst

Kraanvergelijking 3-20

 

 

 

 

 

 

 

 

Om Y te bepalen, moet eerst worden bepaald of de stroom sonisch of subsonisch zal zijn. Dit wordt bepaald door de werkelijke DP / P '1 naar de beperkende DP / P '1 voor sonische stroom. Kraantabel A-22 toont beperkende factoren voor k = 1,4 voor sonische stroming bij de bekende waarde van KT.

Als (DP / P '1)sonisch <(DP / P '1)feitelijk, dan zal de stroom sonisch zijn.

 

Sonische of subsonische grafiek

 

 

 

Beperkende factoren voor sonische snelheid (k = 1,4) Uittreksel uit Crane 410, Pg A-22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voor dit voorbeeld:

Sonische of subsonische vergelijking 1

Uit tabel A-22 bij KT = 7,33

Tabel A-22 KT = 7,33 vergelijking

Sinds (DP / P'1)sonisch = 0,754, dan DP = 0,754 * P '1 = 0,754 * 1114,7 = 840,5 psig

Het berekenen van de systeemcapaciteit wordt voltooid door de bekende waarden in Crane 410-vergelijking 3-20 te vervangen.

Berekening voor systeemcapaciteit met Crane 410-vergelijking 3-20

De ASME-code voor drukvaten, sectie VIII, divisie 1, paragraaf UG-127 (a) (2), vereist ook dat de berekende systeemcapaciteit met behulp van de stromingsweerstandsmethode ook moet worden vermenigvuldigd met een factor 0,90 of minder om rekening te houden met onzekerheden die inherent zijn aan deze methode.

ASME-code voor drukvaten, sectie 8, divisie 1, systeemcapaciteit met berekening van weerstand tegen stroming

De systeemcapaciteit is dus groter dan de vereiste procescapaciteit (20.000 SCFM)

Vloeibare maatvoering

Voor dit voorbeeld wordt uitgegaan van Figuur 2, waarbij water wordt beschouwd als het stromingsmedium. Het getoonde voorbeeld is gebaseerd op Crane TP-410-methoden. Het veronderstelt ook een ontlastende toestand in stabiele toestand waarbij het vatvolume groot is in verhouding tot het ontlastende vermogen.

Gegeven informatie: Maatvoering breekplaat - Maatvoering vloeistof figuur 2
• Drukvat MAWP = 500 psig

• Het ontlasten van de druk zoals toegestaan door

ASME Sectie VIII Div. 1 = 110% x MAWP = 550 psig = P1

• Tegendruk (uitlaatdruk) = 1 psig = P2

• Werkvloeistof - water

• Temperatuur = 70 ° F

• Maximaal debiet in het vat = 50 ft3 / min

• Breekplaat - Fike 2 ”SRL-GI → KRGL = 0,59

Van Crane 410:

“De stelling van Bernoulli is een middel om de toepassing van de wet van behoud van energie uit te drukken op de stroming van vloeistoffen in een leiding (pijpleiding). De totale energie op een bepaald punt, boven een willekeurig horizontaal referentievlak, is gelijk aan de som van de elevatiekop (Z), de drukkop (P), de snelheidskop (V).

In echte toepassingen zijn er energieverliezen in leidingsystemen tussen toestand (of locatie) 1 en 2. Die verliezen worden verantwoord in de term hL, die voornamelijk verliezen door wrijvingsdruk zijn. De energiebalans wordt dan uitgedrukt:

 

Kraanvergelijking 1-3

Crane Vergelijking 1-3 Woordenlijst

Kraanvergelijking 1-3

 

 

 

 

Net als in het vorige voorbeeld, zijn drukverliezen door wrijving in de leidingen en drukverliezen door fittingen evenredig met de som van de stromingsweerstanden:

Som van de stroomweerstandsvergelijking

Omdat het werkelijke drukverlies snelheidsafhankelijk is,

snelheidsafhankelijke vergelijking van werkelijke opvoerhoogte

Wrijvingsverliescoëfficiënten en aanpassingsverliescoëfficiënten voor het voorbeeld zijn als volgt:

Wrijvingsverliescoëfficiënten en aanpassingsverliescoëfficiënten grafiek

Dus,

Wrijvingsverliescoëfficiënten en vergelijking van aanpassingsverliescoëfficiënten

Andere bekende aandoeningen:

Vtestvat   = 0 ft / sec

Ztestvat   = 0 ft

Ztestvat  = 1 ft + 20 ft = 21 ft = hoogteverandering van leidingen
PUitgang     = 0 ft / sec

ρ1 = ρ2 = 62,3 lb / ft3 voor water op kamertemperatuur

Waarden in vergelijking 1-3 vervangen,

Waarden in vergelijking 1-3 vervangen

Oplossen voor V2 (uitgangssnelheid),

V2 = 89,82 ft / sec

De wrijvingsfactor die eerder in de berekeningen voor wrijvingsverliezen in leidingen werd gebruikt, ging ervan uit dat de stroming in de leidingen volledig turbulente stroming was. De waarde van de wrijvingsfactor is gerelateerd aan het Reynoldsgetal (Re) van de resulterende stroom (Ref: Crane 410 pg 1-1). Voor Re <2000 is de stroming laminair en is de wrijvingsfactor alleen een functie van het Reynoldsgetal. Voor Re> 4000 is de stroming volledig turbulent en is de wrijvingsfactor ook een functie van het karakter van de leidingwand (relatieve ruwheid).

De eerder gebruikte wrijvingsfactor moet worden geverifieerd. Bereken eerst het Reynoldsgetal:

Reynolds Number-vergelijking

 

 

 

 

 

Aangezien het Reynoldsgetal> 4000 is, is de stroming turbulent en is de wrijvingsfactor nu een functie van de relatieve ruwheid van de buis. Uit Crane 410 Figuur A-23 is de wrijvingsfactor, f, voor 2 ”commerciële stalen buis in volledig turbulente stroming 0,019. Dit bevestigt de oorspronkelijke aanname voor de wrijvingsfactor.

Nu de vloeistofsnelheid bekend is, kan de volumestroom worden berekend.

Q = EEN × V

Waar:

Q = volumestroom (ft3/ sec)
A = oppervlakte van de buis (ft2) - pd2 / 4

V = vloeistofsnelheid (ft / sec)

Waarden vervangen,

Waarden vervangen voor Q = A tijd V

Volgens de ASME-code is de nominale systeemcapaciteit,

Qbeoordeeld  = Qcalc × (0,90) = 125,6 × (0,90) = 113,04 ft3/ min

Daarom kan het ontlastingssysteem de vereiste 50 ft3/ min.

Referenties:

American Society of Mechanical Engineers, Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII, Division 1 American Society of Mechanical Engineers, PTC25

American Petroleum Institute, RP520 Crane Valves, Technical Paper 410

Crane Valves, Crane Companion Computer Program

Fike Technical Bulletin TB8100 ASME-code en breekplaten

Fike Technical Bulletin TB8103 Gecertificeerde combinatiecapaciteitsfactoren

Fike Technical Bulletin TB8104 Gecertificeerde KR- en MNFA-waarden

Fike Technical Bulletin TB8105 Best Practices voor RD & PRV-combinaties

DIERS Project Manual

CCPS-richtlijnen voor drukontlastende afvalwaterbehandelingssystemen

Hulp nodig
0032 14 21 00 31

Dutch
English Portuguese Spanish Dutch