Calculs et équations des soupapes de décharge

Les dispositifs de décompression (PRD) sont largement et efficacement utilisés pour protéger les équipements de traitement tels que les systèmes de tuyauterie, les récipients sous pression, les colonnes de distillation et autres équipements contre les pressions dépassant la pression nominale de conception de plus d'une quantité prédéterminée fixe. L'objectif des soupapes de surpression est d'éviter d'endommager l'équipement, de prévenir les blessures du personnel et d'éviter les risques potentiels pour l'environnement.

Longueur maximale de la conduite d'évent de la soupape de décharge

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Dimensionnement de la soupape de décharge

Soupapes de décharge du système de gaz et de vapeur (SCFM) :

Définitions d'équation de soupape de décharge :

UN = Zone de décharge effective minimale requise de la soupape de décharge (pouces carrés)

GPM = Capacité de décharge requise dans des conditions de débit (gallons par minute)

O = Capacité de décharge requise dans des conditions de débit (Lbs./Hr.)

SCFM = Capacité de décharge requise dans des conditions de débit (pieds cubes standard par minute)

g = gravité spécifique du liquide, du gaz ou de la vapeur dans des conditions d'écoulement
Eau = 1,0 pour la plupart des applications CVC
Air = 1,0

C = Coefficient déterminé à partir de l'expression du rapport des chaleurs spécifiques
C = 315 si la valeur est inconnue

K = Coefficient de décharge effectif
K = 0,975

K_B = Facteur de correction de capacité dû à la contre-pression
K_B = 1,0 pour les systèmes à rejet atmosphérique

K_V = Facteur de correction du débit dû à la viscosité
K_V = 0,9 à 1,0 pour la plupart des applications HVAC avec de l'eau

K_N = Facteur de correction de capacité pour la vapeur sèche saturée à des pressions définies supérieures à 1 500 Psia et jusqu'à 3 200 Psia
K_N = 1,0 pour la plupart des applications CVC

K_SH = Facteur de correction de capacité dû au degré de surchauffe
K_SH = 1,0 pour la vapeur saturée

Z = Facteur de compressibilité
Z = 1,0 si la valeur est inconnue

P = Soulagement de la pression (Psia)
P = Pression de réglage (Psig) + Surpression (10 % Psig) + Pression atmosphérique (14,7 Psia)

∆P = Pression différentielle (Psig)
∆P = Pression de réglage (Psig) + Surpression (10 % Psig) − Contre-pression (Psig)

J = Température absolue (°R = °F. + 460)

M = poids moléculaire du gaz ou de la vapeur

Remarques sur le dimensionnement des soupapes de décharge

• Lorsque plusieurs soupapes de décharge sont utilisées, une soupape doit être réglée à ou en dessous de la pression de service maximale admissible, et les soupapes restantes peuvent être réglées jusqu'à 5 % au-dessus de la pression de service maximale admissible.
• Lors du dimensionnement de plusieurs soupapes de décharge, la surface totale requise est calculée sur une surpression de 16 % ou 4 Psi, selon la valeur la plus élevée.
• Pour la vapeur surchauffée, les valeurs des facteurs de correction listées ci-dessous peuvent être utilisées :

Valeur de surchauffe	Facteur de correction
Surchauffe jusqu'à 400 °F	0,97 (plage de 0,979 à 0,998)
Surchauffe jusqu'à 450 °F	0,95 (plage de 0,957 à 0,977)
Surchauffe jusqu'à 500 °F	0,93 (plage de 0,930 à 0,968)
Surchauffe jusqu'à 550 °F	0,90 (plage de 0,905 à 0,974)
Surchauffe jusqu'à 600 °F	0,88 (plage de 0,882 à 0,993)
Surchauffe jusqu'à 650 °F	0,86 (plage de 0,861 à 0,988)
Surchauffe jusqu'à 700 °F	0,84 (plage de 0,841 à 0,963)
Surchauffe jusqu'à 750 °F	0,82 (plage de 0,823 à 0,903)
Surchauffe jusqu'à 800 °F	0,80 (plage de 0,805 à 0,863)
Surchauffe jusqu'à 850 °F	0,78 (plage de 0,786 à 0,836)
Surchauffe jusqu'à 900 °F	0,75 (plage de 0,753 à 0,813)
Surchauffe jusqu'à 950 °F	0,72 (plage de 0,726 à 0,792)
Surchauffe jusqu'à 1000 °F	0,70 (plage de 0,704 à 0,774)

Propriétés des gaz et vapeurs :

GAZ OU VAPEUR	MASSE MOLÉCULAIRE	RATIO DE CHAMPS SPÉCIFIQUES	COEFFICIENT C	GRAVITÉ SPÉCIFIQUE
Acétylène	26.04	1.25	342	0.899
Air	28.97	1.40	356	1.000
Ammoniac (R-717)	17.03	1.30	347	0.588
Argon	39.94	1.66	377	1.379
Benzène	78.11	1.12	329	2.696
N-Butane	58.12	1.18	335	2.006
Iso-Butane	58.12	1.19	336	2.006
Gaz carbonique	44.01	1.29	346	1.519
Disulfure de carbone	76.13	1.21	338	2.628
Monoxyde de carbone	28.01	1.40	356	0.967
Chlore	70.90	1.35	352	2.447
Cyclohexane	84.16	1.08	325	2.905
Éthane	30.07	1.19	336	1.038
Alcool éthylique	46.07	1.13	330	1.590
Chlorure d'éthyle	64.52	1.19	336	2.227
Éthylène	28.03	1.24	341	0.968
Hélium	4.02	1.66	377	0.139
N-heptane	100.20	1.05	321	3.459
Hexane	86.17	1.06	322	2.974
Acide hydrochlorique	36.47	1.41	357	1.259
Hydrogène	2.02	1.41	357	0.070
Chlorure d'hydrogène	36.47	1.41	357	1.259
Sulfure d'hydrogène	34.08	1.32	349	1.176
Méthane	16.04	1.31	348	0.554
Alcool méthylique	32.04	1.20	337	1.106
Méthylbutane	72.15	1.08	325	2.491
Chlorure de méthyle	50.49	1.20	337	1.743
Gaz naturel	19.00	1.27	344	0.656
L'oxyde nitrique	30.00	1.40	356	1.036
Azote	28.02	1.40	356	0.967
Protoxyde d'azote	44.02	1.31	348	1.520
N-octane	114.22	1.05	321	3.943
Oxygène	32.00	1.40	356	1.105
N-Pentane	72.15	1.08	325	2.491
Isopentane	72.15	1.08	325	2.491
Propane	44.09	1.13	330	1.522
R-11	137.37	1.14	331	4.742
R-12	120.92	1.14	331	4.174
R-22	86.48	1.18	335	2.985
R-114	170.93	1.09	326	5.900
R-123	152.93	1.10	327	5.279
R-134a	102.03	1.20	337	3.522
Le dioxyde de soufre	64.04	1.27	344	2.211
Toluène	92.13	1.09	326	3.180