EN 13136: रेफ्रिजरेटिंग सिस्टम में रिलीफ़ वाल्व और डिस्चार्ज लाइन का साइज़िंग
EN 13136 के अनुसार रिलीफ़ वाल्व और डिस्चार्ज लाइन का साइज़िंग: आग, कंप्रेसर, ऊष्मा स्रोत, Kdr और Kb, 3 % इनलेट हानि, बैक प्रेशर, CO2 और ड्राई आइस, और उत्तराधिकारी EN ISO 24664।
मुख्य बातें
- EN 13136:2013+A1:2018 बताता है कि रेफ्रिजरेटिंग सिस्टम और हीट पंप में आवश्यक डिस्चार्ज क्षमता, रिलीफ़ वाल्व की क्षमता और इनलेट व डिस्चार्ज लाइनों में दाब हानि की गणना कैसे करें [1]।
- इस मानक का स्थान EN ISO 24664:2024 ने लिया है, जो 2 अक्टूबर 2026 से प्रेशर इक्विपमेंट डायरेक्टिव के तहत हार्मोनाइज़्ड है। EN 13136 केवल 2 अप्रैल 2028 तक अनुरूपता की धारणा देता है [1][2]।
- आवश्यक क्षमता बाहरी आग, बंद वाल्व के विरुद्ध चलते कंप्रेसर, आंतरिक ऊष्मा स्रोतों और अलग की गई लाइन में फैलते द्रव के लिए गणना की जाती है [1]।
- वाल्व क्षमता की गणना Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0) से होती है, जहाँ Kdr = 0.9 · Kd प्रमाणित, घटाया गया डिस्चार्ज गुणांक है [5]।
- इनलेट लाइन में दाब ह्रास सेट प्रेशर का अधिकतम 3 % हो सकता है। मानक रिलीफ़ वाल्व के लिए बैक प्रेशर अधिकतम 10 % हो सकता है [4][6]।
- CO2 के दाब ऊँचे होते हैं, दाब ट्रिपल पॉइंट (5.2 bar) से नीचे गिरने पर ड्राई आइस बनती है, और द्रव या सघन गैस वाल्व में दो-फ़ेज़ प्रवाह देती है [1][7]।
मानक क्या कवर करता है
EN 13136, Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation (रेफ्रिजरेटिंग सिस्टम और हीट पंप – दाब रिलीफ़ उपकरण और उनकी पाइपिंग – गणना विधियाँ), तीन चीज़ें कवर करता है: वह द्रव्यमान प्रवाह जिसे रिलीफ़ वाल्व या बर्स्टिंग डिस्क को संभालना है, वायुमंडल में या सिस्टम के कम दाब वाले भाग में रिलीफ़ करते समय उपकरण की डिस्चार्ज क्षमता, और उपकरण से पहले और बाद की लाइनों में दाब हानि [1]। नवीनतम संस्करण 2018 के संशोधन A1 सहित EN 13136:2013 है [1][2]।
EN 378-2, PED और ISO 4126 से संबंध
- EN 378-2 पूरे सिस्टम को कवर करता है: डिज़ाइन, PS, दाब रिलीफ़ और परीक्षण। रिलीफ़ वाल्व और उनकी लाइनों की गणना के लिए EN 13136 (अब EN ISO 24664) का उपयोग होता है [1][4]।
- PED 2014/68/EU: रिलीफ़ वाल्व सुरक्षा एक्सेसरीज़ हैं और नियम के रूप में श्रेणी IV में वर्गीकृत होते हैं [3][5]। हार्मोनाइज़्ड मानक डायरेक्टिव की आवश्यक आवश्यकताओं के अनुरूप होने की धारणा देता है [2]।
- ISO 4126: भाग 1 सेफ़्टी वाल्व और भाग 2 बर्स्टिंग डिस्क को कवर करता है। क्षमता सूत्र और प्रमाणित डिस्चार्ज गुणांक ISO 4126-1 पर आधारित हैं [1][5]।
दाब रिलीफ़ कब ज़रूरी है?
मानक अतिदाब के चार कारणों से निपटता है: बाहरी ऊष्मा (आग), आंतरिक ऊष्मा स्रोत, कंप्रेसर और फँसे हुए द्रव का तापीय प्रसार [1]। हर वह खंड जिसे मौजूदा सुरक्षा उपकरण से अलग किया जा सकता है, जैसे स्टॉप वाल्व द्वारा, उसका अपना रिलीफ़ वाल्व या बर्स्टिंग डिस्क होना चाहिए [7]। एक सामान्य रिलीफ़ वाल्व सेट प्रेशर पर खुलना शुरू करता है और दाब उससे 10 % ऊपर जाने से पहले पूरी तरह खुल जाता है [5]।
आवश्यक डिस्चार्ज क्षमता Qmd
| कारण | Qmd की गणना कैसे होती है | ध्यान देने योग्य बातें |
|---|---|---|
| बाहरी आग | ऊष्मा फ़्लक्स (EN 13136 में 10 kW/m²) गुणा पात्र की बाहरी सतह, भाग रिलीविंग दाब पर गुप्त ऊष्मा [1] | सतह m² में, आयतन नहीं। |
| बंद वाल्व के विरुद्ध कंप्रेसर | स्वेप्ट आयतन गुणा सक्शन गैस घनत्व गुणा आयतनिक दक्षता [1] | सबसे ऊँचा संभव सक्शन तापमान लें। |
| आंतरिक ऊष्मा स्रोत | ऊष्मा इनपुट भाग गुप्त ऊष्मा [1] | जैसे इलेक्ट्रिक हीटर। |
| फँसा हुआ द्रव | बंद की जा सकने वाली लाइन या पात्र में द्रव का तापीय प्रसार [1] | छोटा प्रवाह, बहुत तेज़ दाब वृद्धि। |
वाल्व प्रवाह क्षेत्र और क्षमता
गैस और वाष्प के लिए सूत्र वाल्व क्षमता Qm को kg/h में देता है: Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0)। A mm² में प्रवाह क्षेत्र है, p0 bar निरपेक्ष में रिलीविंग दाब (सेट प्रेशर + 10 % अतिदाब) और v0 p0 पर m³/kg में विशिष्ट आयतन है [5]। Qm = Qmd रखकर सूत्र को A के लिए हल करने पर आवश्यक न्यूनतम प्रवाह क्षेत्र मिलता है।
- C रेफ्रिजरेंट के आइसेंट्रॉपिक घातांक κ पर निर्भर करता है और क्रिटिकल (चोक्ड) प्रवाह पर लागू होता है [5]।
- Kdr प्रमाणित, घटाया गया डिस्चार्ज गुणांक है: Kdr = Kd · 0.9। मान वाल्व निर्माता की डेटा शीट में होता है [5]।
- Kb सबक्रिटिकल प्रवाह को ध्यान में रखता है। जब तक बैक प्रेशर रिलीविंग दाब के लगभग आधे से कम है, Kb = 1; अधिक बैक प्रेशर पर क्षमता घटती है [5]।
- डिस्चार्ज लाइन का आकार उस मात्रा के लिए तय होता है जो वाल्व वास्तव में डिस्चार्ज कर सकता है, केवल Qmd के लिए नहीं।
इनलेट और डिस्चार्ज लाइनों की सीमाएँ
- इनलेट: पूर्ण प्रवाह पर पात्र से वाल्व तक दाब ह्रास सेट प्रेशर का अधिकतम 3 % हो सकता है [4][6]।
- बैक प्रेशर: मानक (पारंपरिक) रिलीफ़ वाल्व के लिए सेट प्रेशर का अधिकतम 10 % [4]। बैक प्रेशर पारंपरिक वाल्व का खुलने का दाब भी बढ़ाता है [5]। बैलेंस्ड वाल्व निर्माता के बताए अनुसार अधिक स्वीकार करते हैं।
- डिस्चार्ज लाइन: संपीड्य प्रवाह के साथ गणना की जाती है। जाँचें कि गैस वेग ध्वनि की गति से नीचे रहे, या आउटलेट पर चोक्ड प्रवाह गणना में शामिल हो [1][4]। लाइन कभी भी वाल्व आउटलेट से छोटी नहीं होनी चाहिए।
- साझा लाइन: कई वाल्वों के साथ, हर वाल्व का बैक प्रेशर उन सभी वाल्वों के साथ गणना किया जाता है जो एक साथ रिलीफ़ कर सकते हैं, जैसे आग में [1]।
CO2 (R744) का विशेष मामला
- ऊँचे दाब: क्रिटिकल पॉइंट 31.0 °C और 73.8 bar पर है। ट्रांसक्रिटिकल सिस्टम में हाई-साइड दाब अक्सर 80 से 120 bar के बीच होता है, और लो-साइड पर स्टैंडस्टिल दाब परिचालन दाब से बहुत अधिक हो सकता है [7]। रिलीफ़ वाल्व, चेंजओवर वाल्व और पाइप उस दाब के लिए रेटेड होने चाहिए।
- ट्रिपल पॉइंट: −56.6 °C और 5.2 bar से नीचे CO2 द्रव के रूप में नहीं रह सकती [7]। डिस्चार्ज में दाब वायुमंडलीय दाब तक गिरने पर ड्राई आइस बनती है, जो संकरे खंडों को कुछ समय के लिए बंद कर सकती है और बैक प्रेशर बढ़ा सकती है।
- फ़्लैशिंग और दो-फ़ेज़ प्रवाह: यदि द्रव या सघन सुपरक्रिटिकल गैस वाल्व तक पहुँचती है, तो वह वाल्व के अंदर फ़्लैश होती है और गैस सूत्र लागू नहीं होता। EN ISO 24664 में फ़्लैशिंग द्रवों के लिए अलग अनुलग्नक है [1]; वाल्व निर्माता की दो-फ़ेज़ विधि अपनाएँ।
- क्रिटिकल दाब से ऊपर कोई गुप्त ऊष्मा नहीं होती, इसलिए आग और ऊष्मा वाले मामलों की गणना सामान्य तरीके से नहीं हो सकती। इसके बजाय किसी तापमान पर गैस के साथ गणना करें और द्रव्यमान प्रवाह बताएँ।
दो रिलीफ़ वाल्वों के लिए चेंजओवर वाल्व
चेंजओवर (थ्री-वे) वाल्व पात्र को एक समय में दो रिलीफ़ वाल्वों में से एक से जोड़ता है, ताकि पात्र सुरक्षित रहते हुए दूसरे का निरीक्षण या बदलाव हो सके [6]। इसलिए हर रिलीफ़ वाल्व को अकेले पूरा Qmd संभालना होगा। चेंजओवर वाल्व का दाब ह्रास 3 % इनलेट सीमा में गिना जाता है; निर्माता बताते हैं कि कौन से संयोजन सीमा पूरी करते हैं [6]। चेंजओवर वाल्व का अधिकतम दाब जाँचें: औद्योगिक रेफ्रिजरेशन का एक सामान्य मॉडल 65 bar के लिए रेटेड है, जो CO2 सिस्टम की हाई-प्रेशर साइड के लिए पर्याप्त नहीं है [6]।
व्यावहारिक चेकलिस्ट
- अलग किए जा सकने वाले भागों और उनके अतिदाब के कारणों की सूची बनाएँ।
- हर कारण के लिए Qmd की गणना करें और सबसे बड़े के लिए आकार तय करें।
- डेटा शीट (Kdr, क्षेत्र) से Qm ≥ Qmd वाला वाल्व चुनें।
- इनलेट दाब ह्रास (अधिकतम 3 %) जाँचें, चेंजओवर वाल्व सहित।
- एक साथ रिलीफ़ कर सकने वाले सभी वाल्वों के साथ बैक प्रेशर जाँचें।
- CO2: दाब, ड्राई आइस, दो-फ़ेज़ प्रवाह और सामग्री तापमान जाँचें।
- PED मूल्यांकन के लिए गणना का दस्तावेज़ बनाएँ।
ख़ुद गणना करें
इस लेख के शब्द
स्रोत
- CEN (iTeh Standards catalogue) – EN ISO 24664:2024 Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation (replaces EN 13136:2013+A1:2018)
- Commission Implementing Decision (EU) 2026/2211 of 1 October 2026 on harmonised standards for refrigerating systems and heat pumps (and others) under Directive 2014/68/EU – EUR-Lex
- Pressure Equipment Directive 2014/68/EU – EUR-Lex
- Danfoss – How to select the best safety valve for your system (EN 378 / EN 13136, inlet and outlet pressure drop)
- Danfoss – Safety relief valve SFA, data sheet (discharge capacity to ISO 4126-1 / EN 13136, Kdr, Kb, PED category)
- Danfoss – Change-over valve DSV 10, DSV 1 and DSV 2, data sheet
- Danfoss – A guide to designing transcritical refrigeration systems with carbon dioxide (CO2)