ガスボンベの安全放流量の計算手順について、専門家の方に見ていただき、何か問題がないか確認していただけますか。よろしくお願いします!
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1. ガスボンベ用破壊板の放出量および放出面積の計算(GB/T 33215-2016を参照):1.1 ガスボンベの安全な放出量は次式で計算する:Ws=0.177PM^0.5V (1) ここで、破壊板の設計放出圧力P(絶対圧)は30.1MPaとし、Mは16kg/kmoL、Vは公称水容量である。データを式(1)に代入して計算すると、気瓶の安全な排出量が得られる。表1:表1 気瓶の安全な排出量 V(L) 80 85 90 95 100 105 110 115 120 Ws(kg/h) 170 5 181 1 191 8 2025 2131 2238 2344 2451 25571.2 破壊板の最小排出面積の計算:排出装置の定格排出量の式 Wr=7.6×10^-2CKPA×(M/Z/T)^0.5(式2)による。ここで、Cはガスの特性係数であり、排出係数Kは0.6とする。破壊板の排出圧力P(絶対圧)は30.1MPaとし、Aが破壊板の最小排出面積である。Mは16kg/kmoL、Zは絶対圧Pおよび絶対温度Tにおけるガスの圧縮係数であり、Tは排出圧力下での媒体の絶対温度である。気体の特性係数Cの計算式は、C=520×(k(2/(k+1))^((k+1)/(k-1)) )^0.5である(3)。ここでkは気体の断熱指数であり、天然ガスの場合は1.314となる。これを(3)に代入すると、C=348となる。
気体の圧縮係数Zの計算式は、Z=Z0+Z'θである(4)。放出圧力が30.1MPa、臨界圧力が4.6MPaであるため、比圧Pr=P/Pc=30.1/4.6≈7.0となる。また、放出装置の動作温度が110℃であるため、放出温度TはT=110+273=383Kとなる。さらに、放出温度(絶対温度)が383K、臨界温度が190.56Kであるため、比温度Tr=T/Tc=383/190.56≈2.0となる。単純な気体の場合(θ=0)、圧縮係数Z0は1.02である(GB/T 33215-2016の図A.1から)。非単純な気体の場合(θ≠0)、圧縮係数Z’は0.4である(GB/T 33215-2016の図A.2から)。
圧縮係数の補正係数θの計算式は、θ=3*(lgPc+1)/7/((Tc/Tb)-1)-1.0である(5)。臨界圧力Pc=4.6MPa、臨界温度Tc=190.56K、常圧下での沸点Tb=111Kを式(5)に代入すると、θ≈-0.006となる。Z0=1.02、Z’=0.4、θ=-0.006を式(4)に代入すると、Z≈1.018となる。
式(2)およびWr≥Wsから、破裂板の最小放出面積Aは、A=Ws*100/7.6/C/K/P/(M/ZT)^0.5である(6)。C=348、K=0.6、P=30.1MPa、M=16kg/kmoL、Z=1.018、T=383K、V=120Lとした場合、Ws=2557kg/hとなる。これを式(6)に代入すると、A≈26.4(mm2)となる。このようにして、表2が得られる。
表2 放出面積
V(L) 80 85 90 95 100 105 110 115 120
A(mm2) 17.6 18.7 19.8 20.9 22.0 23.1 24.2 25.3 26.4