co2piping.com

安全弁・放出管サイズ選定

CO2 およびその他の冷媒について、EN 13136 に基づき安全弁とその入口管・放出管を選定します:所要吹出し量、弁の流路面積、背圧、入口管の圧力損失、ドライアイスの危険、出口の騒音。
R744 · 60.0 bar · DN15

冷媒とシステム

全弁同時:火災時の設計ケースで、すべての弁が放出し得る場合。1 弁ずつ:弁が同時に放出しない部分を保護する場合。各弁の背圧はそれぞれの限度で確認されます。
放出管には冷媒用銅管 (EN 12735-1) と鋼管が最も一般的です。給水用銅管やプレス式配管も、管と継手が背圧に耐え冷媒に承認されていれば使用できます。給水用プレス継手は冷媒や油に耐えない EPDM シールが多いので注意してください。アンモニアに銅は使用できません。

安全弁

弁データシートの貼り付け
安全弁資料と同じく位置ごとに 1 行。配管は弁の吹出し量 Qm × 数量で設計します(安全側)。Qmd はこれと照合します。メーカーと同じ計算にするには、Qm の代わりに補正吹出し量 Qmd' を入力してください。ガス温度は圧力が臨界圧力を超える場合(CO2:73.8 bar、高圧側など)にのみ必要です。 温度が不明な場合は吐出ガス温度を使ってください。温度が高いほど配管は太くなります(安全側)。

共通放出管:最後の T → 出口

大気開放なら 0。圧力のある系統へ放出する場合はその圧力を入力します。サイズ Auto = 全弁の背圧(と騒音要求)を満たす最小サイズ。どの管も弁出口より細くしてはいけません。

出口の騒音

API 521 / ISO 23251 による出口噴流の推定値です。騒音要求を入力すると、背圧と騒音要求の両方を満たす最小サイズが選ばれます。建物、反射、消音器により実際のレベルは変わります。

プロジェクト

.html
ファイル
共有と印刷

単位

フロー図

図は左の入力から描かれます。弁をクリックすると弁を、管をクリックするとそのサイズと長さを編集できます。赤い管 = 限度超過。
V1DN1060.0 bar500 kg/hDN10 · 0.3 m9.6 %出口91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10.0 m · 曲がり 4 個500 kg/h · 5.50 bar

弁 – 背圧

弁設定圧力 (bar)流量 (kg/h) 接続管T 部圧力 (bar)背圧 (bar)設定圧力比 % T 後の区間Kb入口判定
V160.00 500.0DN10 5.505.76 9.6 %DN151.000 0.02 %OK

共通放出管 – 全サイズ

各サイズの最後の区間(最後の T → 出口)。その上流の区間は行ごとに自動選定されます。T 部圧力 = 最後の T の圧力、最悪 % = 各弁の背圧の設定圧力に対する最大割合。* = 出口でのチョーク流れ。

計算根拠

計算を表示

配管ごと

配管質量流量 [kg/s]密度 [kg/m³]内径 Ø [mm]流速 [m/s]レイノルズ数 (Re)f長さ(+相当長) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]備考
入口 V10.1389269.313.63.55623,0000.02710.1 (+0.251)0.011911,9000.02 % / 3.0 %
接続管 V10.138911.4913.683.2623,0000.02710.30.26488,1009.6 % / 10 %
集合管 V1 → 出口0.13892.48217.3238490,0000.025510 (+1.8)5.555,000臨界 · 5.50 bar

計算根拠

計算方法
EN 13136(EN 378-2 で参照されている規格):設定圧力に過圧を加えた状態における所要吹出し量およびバルブ容量;放出管はチョーク流れを伴う等温圧縮性流れとして、出口から各バルブに向かって放出状態のガス温度で逆算して解かれます。入口管は放出密度における非圧縮性流れとして計算されます。
方程式
  • Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0)
  • C = 3.948 · √(κ · (2/(κ+1))^((κ+1)/(κ−1)))
  • p1² − p2² = G² · R·T · (f·L/D + ΣK + 2·ln(p1/p2))
  • p* = G · √(R·T) (choked end)
  • Δp_inlet = (f·L/D + ΣK) · ρ·v²/2
  • K_bend = 21.3 · fT (Crane TP-410)
  • L_eq = ΣK · D / f
摩擦
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
流体データ
CoolProp 8.0.0
規格
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
備考
  • ガス配管:配管の下流端における密度と流速;Δp にはチョーク端での圧力降下が含まれます。備考欄には、入口圧力降下および制限値に対する設定圧力比(%)としての背面圧が示されます。出力セクションには、開始点における圧力(大気圧以上)が表示されます。

安全弁と放出管のよくある質問

EN 13136 による安全弁の選定方法は?

まず必要吹出し量を求めます。火災時は 10 kW/m² × 容器外表面積 ÷ 蒸発潜熱、それ以外は圧縮機の流量または熱源の出力です。次に EN 13136 の Qm = 0.2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) で、設定圧力 + 10 % における弁の面積を求めます。

上のツールで計算する

安全弁に許される背圧は?

一般的な安全弁では通常、設定圧力の 10 % 以下です。バランス形はメーカーの規定でより大きくできます。入口管の圧力損失は 3 % 以下とします。本計算機は圧縮性流れとチョークを考慮して放出管の背圧を求めます。

上のツールで計算する

複数の安全弁の共通放出管の設計方法は?

各弁の背圧を、全弁同時放出(火災)または 1 弁ずつの放出で確認します。T 間の区間は上流の弁の流量を運び、サイズが異なってもかまいません。目安として、集合管の断面積は接続管の断面積の合計以上とします。

上のツールで計算する

CO2 (R744) 用安全弁の特徴は?

圧力が高く、高圧側の CO2 は超臨界であることが多いため、指定温度のガスとして弁を選定します。5.2 bar 未満まで膨張するとドライアイスが生じるので、放出管は短く、低い点のない自然排出の配管にします。

上のツールで計算する

放出管に銅管は使えますか?

HFC/HFO と CO2 では、管が背圧に耐えれば使えます:EN 12735-1 の冷媒用銅管、または冷媒に承認された継手を用いる EN 1057 の給水用銅管やプレス式配管です。アンモニアでは銅は使用禁止で、鋼管かステンレス管を使います。

上のツールで計算する

安全弁が吹いたときの騒音は?

出口付近ではしばしば 100 dB(A) を超えます。本計算機は API 521 で騒音を推定し、騒音要求があれば太い管を選びます。それでも足りなければ出口を移すか消音器を付けます。

上のツールで計算する

前提条件: EN 378-2が参照するEN 13136:2013+A1に準拠した吹出し容量および弁流量(EN ISO 24664:2024は未確認)(Qm = 0.2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0));等温圧縮性流動およびチョーク流を考慮した放出管、ガス温度 = 放出温度(安全側);非圧縮性流動として扱う入口管。冷媒データはCoolPropの参照方程式に基づく。騒音はAPI 521 / ISO 23251に基づき推定。

免責事項: 本ツールは結果の正確さを保証しません。安全装置は有資格者が選定・承認する必要があります。必ず EN 378、EN 13136、メーカーのデータ、地域の規則と照合してください。

ヘルプ – 安全弁と放出管

この計算ツールは EN 13136 に従い、所要吹出し量、弁の流路面積または吹出し量、入口管の圧力損失、放出管の背圧の順に計算します。

1. 冷媒と圧力

  • 冷媒と設定圧力(ゲージ)を選びます。弁は設定圧力に過圧(通常 10 %)を加えた圧力で吹き出します。
  • 多くの場合、吹き出すのは飽和蒸気です。臨界圧力を超える場合(例:高圧側の CO2、73.8 bar 超)や過熱ガス(例:ホットガス配管)では「指定温度のガス」を選びます。リストのすべての冷媒で使えます。
  • 一覧にない冷媒は「その他の冷媒」とメーカーのデータで計算できます。

2. 所要吹出し量

  • 火災:EN 13136 は容器外表面に 10 kW/m² の熱流束を想定し、その熱量を蒸発潜熱で割った値が吹出し量です。
  • 圧縮機:押しのけ量 × 吸込みガス密度 × 体積効率。熱源:熱量を蒸発潜熱で割った値。

3. 弁

  • カタログの Kdr と流路面積から弁の吹出し量を求め、所要量と比較します。面積 0 では必要面積を表示します。
  • 放出管は所要量ではなく、弁が吹き出せる量に対して選定します。
  • 弁データの入力方法を選びます:流路面積と Kdr、API 526 オリフィス、自分の条件での容量、またはデータシート条件での容量(換算)。一度に使われるのは一つの方法だけで、他の欄は非表示になります。容量は kg/h、kg/s、lb/h、Nm³/h で入力できます。

4. 配管

  • 入口管の損失は設定圧力の 3 % 以下とします。放出管は全サイズを確認し、背圧が制限内に収まる最小サイズを選びます。
  • アンモニアには銅は使えません。CO2 ではドライアイス警告に注意してください。
  • 複数の弁:「弁」パネルで弁を追加します。各弁は独自の容量、入口管、共通放出管への接続管を持ちます。図はシステム全体を示し、弁をクリックすると編集できます。
  • 集合管は T ごとに区間に分かれ、各区間は上流の弁の流量を運び、それぞれのサイズを持ちます。サイズは全弁同時または 1 弁ずつのどちらでも各弁の背圧を限度内に保つよう選ばれ、手動でも選べます。

5. 騒音、保存、印刷

  • 最寄りの受音点までの距離と騒音要件を入力すると、推定値が超えた場合に警告が出ます。
  • 騒音要求を入力すると、背圧と騒音の両方を満たす最小サイズが選ばれます。管を太くすると出口流速が下がり、騒音も小さくなります。どのサイズでも満たせない場合は、要求を満たす距離が表示されます。
  • 消音器はオプションです。種類を選ぶと代表値が使われ、メーカーの減音量と損失係数を入力することもできます。消音器の圧力損失は背圧に含まれます。
  • 「保存」でプロジェクトをファイルとしてダウンロード、「開く」で再度開き、「印刷」で結果を印刷します。