Calculs et équations des soupapes de sûreté

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 valeur prédéterminée fixe. L'objectif des soupapes de surpression est de prévenir les dommages aux équipements, de prévenir les blessures du personnel et d'éviter les risques potentiels pour l'environnement.

Longueur maximale de la conduite de ventilation de la soupape de décharge

L’équation pour la longueur maximale d’une conduite de ventilation de secours est :

The first term in the equation, \(\frac{9 \times P_1^2 \times D^5}{C^2}\), represents the pressure drop in the relief vent line due to friction. The second term in the equation, \(\frac{9 \times P_2^2 \times D^5}{16 \times C^2}\), represents the pressure drop in the relief vent line due to the expansion of the gas as it flows through the pipe.

L'équation est égale à zéro car elle représente la longueur maximale de la conduite de ventilation de décharge pour laquelle la chute de pression ne dépassera pas la pression de réglage de la soupape de décharge. Si la longueur de la conduite de ventilation de décharge est supérieure à la longueur maximale, la chute de pression dans la conduite dépassera la pression réglée de la soupape de décharge et la soupape ne s'ouvrira pas correctement.

L'équation peut être utilisée pour concevoir des conduites de ventilation de secours pour diverses applications, telles que les récipients sous pression, les chaudières et les compresseurs. Il est important de noter que l’équation n’est valable que pour un écoulement de gaz monophasé. Si le fluide circulant à travers la conduite d’évent de décharge est un mélange biphasique de gaz et de liquide, l’équation devra alors être modifiée.

Voici un exemple d’utilisation de l’équation pour calculer la longueur maximale d’une conduite de ventilation de secours :

La première étape consiste à calculer la contre-pression à la sortie de la soupape de décharge :

P_1 = 0.25 * [(150 psig + 14.7 psia) * 1.1] + 14.7 psia = 42.6 psia

L'étape suivante consiste à calculer le diamètre intérieur du tuyau d'évacuation de secours :

D = 1.5 inches - 0.133 inches (wall thickness of Schedule 40 steel pipe) = 1.367 inches

Enfin, nous pouvons substituer toutes les valeurs connues dans l’équation pour calculer la longueur maximale de la conduite de ventilation de secours :

L = 9 * 42.6^2 * 1.367^5 / 100^2 = 272 feet

Par conséquent, la longueur maximale de la conduite de ventilation de secours est de 272 pieds.

Dimensionnement des soupapes de sûreté

Soupapes de sûreté des systèmes de gaz et de vapeur (SCFM) :

Definitions:

• A: Minimum required effective relief valve discharge area (square inches)
• GPM: Required relieving capacity at flow conditions (gallons per minute)
• W: Required relieving capacity at flow conditions (pounds per hour)
• SCFM: Required relieving capacity at flow conditions (standard cubic feet per minute)
• G: Specific gravity of liquid, gas, or vapor at flow conditions (water = 1.0 for most HVAC applications; air = 1.0)
• C: Coefficient determined from the expression of the ratio of specific heats (C = 315 if value is unknown)
• K: Effective coefficient of discharge (K = 0.975)
• KB: Capacity correction factor due to back pressure (KB = 1.0 for atmospheric discharge systems)
• KV: Flow correction factor due to viscosity (KV = 0.9 to 1.0 for most HVAC applications with water)
• KN: Capacity correction factor for dry saturated steam at set pressures above 1500 psia and up to 3200 psia (KN = 1.0 for most HVAC applications)
• KSH: Capacity correction factor due to the degree of superheat (KSH = 1.0 for saturated steam)
• Z: Compressibility factor (Z = 1.0 if value is unknown)
• P: Relieving pressure (psia) (P = set pressure (psig) + overpressure (10% psig) + atmospheric pressure (14.7 psia))
• ∆P: Differential pressure (psig) (∆P = set pressure (psig) + overpressure (10% psig) − back pressure (psig))
• T: Absolute temperature (°R = °F + 460)
• M: Molecular weight of the gas or vapor

Relief Valve Sizing Notes:

• Lorsque plusieurs soupapes de sûreté sont utilisées, une soupape doit être réglée à ou en dessous de la pression de service maximale autorisée, et les soupapes restantes peuvent être réglées jusqu'à 5 pour cent au-dessus de la pression de service maximale autorisée.
• Lors du dimensionnement de plusieurs soupapes de sûreté, la surface totale requise est calculée sur une surpression de 16 pour cent 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 :

Calculateur de surchauffe

Surchauffe sélectionnée : 0 °F

Facteur de correction: 0.97

Propriétés matérielles

Propriétés:

Masse moléculaire:

Rapport de chaleurs spécifiques :

Coefficient C :

Gravité spécifique :

Vous pouvez utiliser un tableau au lieu d'une calculatrice