9. Xác định cỡ kích thước của các van an toàn
9.1. Qui định chung
Không cho phép tính toán lưu lượng ở độ quá áp thấp hơn độ quá áp tại đó thực hiện các phép thử để xác định đặc tính của dòng chảy, nhưng cho phép tính toán lưu lượng ở bất cứ độ quá áp nào cao hơn (xem 7.5).
Các van có hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận được xác lập trên dòng tới hạn ở áp suất ngược thử có thể không có cùng một hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận ở áp suất ngược cao hơn, xem 7.3.3.4.
9.2. Van để xả khí hoặc hơi
Không có sự phân biệt giữa các chất dưới tên gọi chung là hơi; thuật ngữ “khí” được dùng để mô tả cả khí và hơi;
Để tính toán lưu lượng cho bất cứ khí nào, phải giả thiết diện tích và hệ số xả là không đổi và phải sử dụng các phương trình cho trong Điều 8.
9.3. Tính toán lưu lượng
CHÚ THÍCH 1: Phương trình được áp dụng phụ thuộc vào môi chất được xả.
CHÚ THÍCH 2: Xem tính toán trong Phụ lục A.
9.3.1. Tính toán lưu lượng cho hơi nước (bão hòa hoặc quá nhiệt) ở dòng chảy tới hạn
9.3.2. Tính toán lưu lượng cho hơi nước ẩm
Phương trình sau đây chỉ áp dụng cho hơi nước ẩm đồng nhất có độ khô 90 % và cao hơn
9.3.3. Tính toán lưu lượng đối với các môi chất khí
9.3.3.1. Tính toán lưu lượng đối với các môi chất khí ở dòng chảy tới hạn
9.3.3.2. Tính toán lưu lượng đối với các môi chất khí ở dòng chảy dưới tới hạn
Xem phương trình trong 8.4 và Bảng 3 của TCVN 7915-7.
9.3.4. Tính toán lưu lượng đối với chất lỏng
10. Ghi nhãn và niêm phong
10.1. Ghi nhãn trên vỏ của van an toàn
Việc ghi nhãn trên vỏ của van an toàn có thể là nhãn được ghi ngay trên thân van hoặc nhãn được ghi trên một tấm nhãn được kẹp chặt chắc chắn trên thân van. Thông tin tối thiểu sau đây phải được ghi nhãn trên tất cả các van:
a) ký hiệu cỡ kích thước (cửa vào), ví dụ DN xxx;
b) ký hiệu vật liệu của thân van;
c) tên hoặc nhãn hiệu của nhà sản xuất;
d) một mũi tên chỉ chiều của dòng chảy ở chỗ các đầu nối vào và ra có cùng một kích thước hoặc cùng một áp suất danh định.
10.2. Ghi nhãn trên tấm biển nhận dạng
Thông tin sau đây phải được ghi trên tấm biển nhận dạng được kẹp chặt chắc chắn với van an toàn:
a) áp suất chỉnh đặt, tính bằng bar theo áp kế;
b) số hiệu của tiêu chuẩn này (TCVN 7915-1);
c) tham chiếu kiểu của nhà sản xuất;
d) hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận và chỉ thị môi chất chuẩn:
“G” đối với khí, “S” đối với hơi nước và “L” đối với chất lỏng;
CHÚ THÍCH: Ký hiệu môi chất có thể được đặt trước hoặc sau hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận, ví dụ G – 0,815.
e) diện tích dòng chảy, tính bằng milimét vuông;
f) giá trị nhỏ nhất của độ nâng, tính bằng milimét, và độ quá áp tương ứng được biểu thị, ví dụ, bằng tỷ lệ phần trăm của áp suất chỉnh đặt.
10.3. Niêm phong van an toàn
Tất cả các điều chỉnh bên ngoài phải được niêm phong.
PHỤ LỤC A
(tham khảo)
CÁC VÍ DỤ VỀ TÍNH TOÁN CỠ KÍCH THƯỚC CHO CÁC MÔI CHẤT KHÁC NHAU
CHÚ THÍCH: Các ký hiệu và đơn vị theo Điều 4.
A.1. Tính toán lưu lượng đối với các môi trường khí ở dòng chảy tới hạn (xem 9.3.3.1)
VÍ DỤ 1: Tính toán diện tích dòng chảy của một van an toàn được dùng trên bình chứa khí nitơ, có áp suất lớn nhất cho phép, PS là 55 bar theo áp kế.
Hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận của van an toàn (Kdr) ở độ quá áp 10 % = 0,87.
Khối lượng phân tử của khí [ M ] = 28,02
Số mũ đẳng entropi của khí [ k ] = 1,40
Nhiệt độ xả của khí = 20 oC
Lưu lượng yêu cầu của khí [ Qm ] = 18000 kg/h
Áp suất chỉnh đặt = 55 bar
Áp suất ngược áp suất khí quyển
To = 20 + 273 = 293 K
Po = [55 x 1,1] + 1 = 61,5 bar (abs)
Từ dòng chảy là tới hạn
Diện tích yêu cầu, A =
C = 3,948
Hệ số nén có thể được đánh giá từ các dữ liệu được công bố.
Các tính toán có liên quan như sau:
Áp suất qui đổi, pr =
trong đó:
pc là áp suất tới hạn = 33,94 bar (abs) (từ sổ tay nhiệt động lực học).
Nhiệt độ qui đổi, Tr =
trong đó
Tc là nhiệt độ tới hạn = 126,05 K (trừ sổ tay nhiệt động lực học).
pr = 61,5/33,94 = 1,81
Tr = 293/126,05 = 2,32
Z = 0,975 (từ Hình 1 của TCVN 7915-7)
A =
VÍ DỤ 2: Khi Kdr được chứng nhận ở độ quá áp 5 % và độ quá áp xả giữ ở 10 % như trong ví dụ 1.
Tính toán diện tích dòng chảy của một van an toàn được dùng trên một bình chứa khí nitơ có áp suất lớn nhất cho phép PS là 55 bar theo áp kế.
Hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận của van an toàn [Kdr] ở độ quá áp 5 % = 0,87.
Khối lượng phân tử của khí [ M ] = 28,02
Số mũ đẳng entropi của khí [ k ] = 1,40
Nhiệt độ xả của khí = 20 oC
Lưu lượng yêu cầu của khí [ Qm ] = 18000 kg/h
Áp suất chỉnh đặt = 55 bar
Áp suất ngược áp suất khí quyển
To = 20 + 273 = 293 K
Po = [55 x 1,1] + 1 = 61,5 bar (abs)
Từ dòng chảy là tới hạn
Diện tích yêu cầu
Hệ số nén có thể được đánh giá từ các dữ liệu được công bố. Các tính toán có liên quan như sau:
Áp suất qui đổi, pr =
trong đó:
pc là áp suất tới hạn = 33,94 bar (abs) (từ sổ tay nhiệt động lực học).
Nhiệt độ qui đổi, Tr =
trong đó
Tc là nhiệt độ tới hạn = 126,05 K (trừ sổ tay nhiệt động lực học).
pr = 61,5/33,94 = 1,81
Tr = 293/126,05 = 2,32
Z = 0,975 (từ Hình 1 của TCVN 7915-7)
A.2. Tính toán lưu lượng đối với các môi trường khí ở dòng chảy dưới tới hạn (xem 9.3.3.2)
VÍ DỤ: Sử dụng các giá trị từ ví dụ trên (nghĩa là dòng chảy tới hạn), tính toán diện tích xả yêu cầu nếu áp suất ngược tăng lên từ áp suất khí quyển đến 36,0 bar theo áp kế và hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận là 0,80 trong điều kiện mới.
Từ dòng chảy là tới hạn
A.3. Tính toán lưu lượng đối với các chất lỏng (xem 9.3.4)
VÍ DỤ: Tính toán diện tích dòng chảy của van cần thiết để xả dầu trong các điều kiện sau:
Hệ số điều chỉnh xả được chứng nhận của van an toàn [ Kdr ] ở độ quá áp 10 % = 0,65
Lưu lượng yêu cầu của dòng dầu yêu cầu ở độ quá áp 10 % [ Qm ] = 45000 kg/h
Thể tích riêng [v] = 0,00107527 m3/kg = 1/mật độ
Độ nhớt động lực học [µ] = 0,5 Pa.s
Áp suất chỉnh đặt = 30 bar
Áp suất ngược = 3 bar
Phương trình áp dụng
Tính toán diện tích dòng chảy khi giả thiết môi chất không có độ nhớt
Kv = 1
1) Chọn lỗ lớn hơn tiếp sau A’, trong trường hợp này A’ = 380 mm2 và nhận được giá trị nhỏ nhất của hệ số điều chỉnh độ nhớt.
Kvm = 257,43 / 380 = 0,68
2) Tính toán số Reynolds (Re) đối với lưu lượng dòng chảy đã cho và lỗ được lựa chọn
3) Nếu như trong ví dụ trên, Kvm ≤ Kv thì diện tích được lựa chọn đủ để xả lưu lượng đã cho. Nếu điều này không đúng thì lặp lại các quá trình 1) và 2) ở trên.
THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ANSI/ASME B1.20.1 Pipe threads, general purpose (inch) (Ren ống thông dụng).
Xem tiếp: Thiết bị an toàn chống quá áp - phần 2: đĩa nổ - phần 1
Xem lại: Thiết bị an toàn chống quá áp - phần 1: van an toàn - Phần 3