co2piping.com

Säkerhetsventil och utblåsledning

Dimensionera säkerhetsventilen och dess inlopps- och utblåsledning enligt EN 13136 för CO2 och andra köldmedier: erforderlig kapacitet, ventilarea, mottryck, tryckfall i inloppet, torisrisk och ljud vid utloppet.
R744 · 60,0 bar · DN15

Köldmedium och system

Alla samtidigt: dimensionerande vid brand, när alla ventiler kan blåsa av. En i taget: när ventilerna skyddar delar som inte kan blåsa av samtidigt. Varje ventils mottryck kontrolleras mot ventilens egen gräns.
Kylrör (EN 12735-1) och stålrör är vanligast för utblåsledningar. Vattenrör i koppar och pressrörsystem går bra om rör och kopplingar tål mottrycket och är godkända för köldmediet – pressfittings för vatten har ofta EPDM-tätningar som inte tål köldmedier och olja. Koppar får inte användas med ammoniak.

Säkerhetsventiler

Klistra in ventilunderlaget
En rad per position, som i ventilunderlaget. Ledningarna dimensioneras för ventilens kapacitet Qm × antal (säkra sidan); Qmd kontrolleras mot den. Vill du räkna som tillverkaren, skriv in den justerade kapaciteten Qmd' i stället för Qm. Gastemperaturen behövs bara när trycket ligger över kritiska trycket (CO2: 73,8 bar), t.ex. högtryckssidan. Okänd temperatur? Ta hetgasens temperatur – högre temperatur ger större ledning (säkra sidan).

Gemensam utblåsledning: sista T → utlopp

0 för utlopp till atmosfären; ange trycket om ledningen blåser ut i ett system med tryck. Dimension Auto = minsta som håller alla ventilers mottryck (och ljudkravet). Ingen ledning får vara klenare än ventilens utlopp.

Ljud vid utloppet

Uppskattning enligt API 521 / ISO 23251 av strålen vid utloppet. Med ett ljudkrav väljs den minsta dimension som klarar både mottrycket och ljudkravet. Byggnader, reflexer och ljuddämpare ändrar den verkliga nivån.

Projekt

.html
Fil
Dela och skriv ut

Enheter

Flödesschema

Schemat ritas utifrån uppgifterna till vänster. Klicka på en ventil för att redigera den, eller på en ledning för att ändra dess dimension och längd; röd ledning = gränsen överskrids.
V1DN1060,0 bar500 kg/hDN10 · 0,3 m9,6 %utlopp91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10,0 m · 4 böjar500 kg/h · 5,50 bar

Ventiler – mottryck

VentilÖppningstryck (bar)Flöde (kg/h) AnslutningTryck vid T (bar)Mottryck (bar)% av öppn. Avsnitt efter TKbInloppStatus
V160,00 500,0DN10 5,505,76 9,6 %DN151,000 0,02 %OK

Gemensam utblåsledning – alla dimensioner

Sista avsnittet (sista T → utlopp) i varje dimension; avsnitten före väljs automatiskt för varje rad. Tryck vid T = trycket vid sista T; värsta % = högsta mottrycket i procent av öppningstrycket bland ventilerna. * = strypt strömning vid utloppet.

Beräkningsunderlag

Visa beräkning

Per rörbit

RörbitMassflöde [kg/s]Densitet [kg/m³]Inner-Ø [mm]Hastighet [m/s]RefLängd (+ ekvivalent) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Anmärkning
Inlopp V10,1389269,313,63,55623 0000,02710,1 (+0,251)0,011911 9000,02 % / 3,0 %
Anslutning V10,138911,4913,683,2623 0000,02710,30,26488 1009,6 % / 10 %
Gemensam ledning V1 → utlopp0,13892,48217,3238490 0000,025510 (+1,8)5,555 000strypt · 5,50 bar

Beräkningsgrund

Metod
EN 13136 (som EN 378-2 hänvisar till): erforderlig kapacitet och ventilens kapacitet vid öppningstryck plus övertryck; utblåsledningarna som isoterm kompressibel strömning med strypning, räknad från utloppet bakåt till varje ventil vid avblåsningstillståndets gastemperatur; inloppsledningen som inkompressibel strömning vid avblåsningsdensiteten.
Ekvationer
  • 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
Friktion
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
Ämnesdata
CoolProp 8.0.0
Standarder
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
Anmärkningar
  • Gasledningar: densitet och hastighet i rörets nedströms ände; Δp innefattar fallet vid en strypt ände. Anmärkningen visar tryckfallet i inloppet och mottrycket i % av öppningstrycket mot gränsen. Sista delen visar trycket i dess början (övertryck).

Vanliga frågor om säkerhetsventiler och utblåsledningar

Hur dimensionerar man en säkerhetsventil enligt EN 13136?

Först räknas erforderlig avblåsningskapacitet: vid brand 10 kW/m² gånger kärlets yttre yta delat med ångbildningsvärmen, annars kompressorns flöde eller värmekällans effekt. Sedan ger EN 13136 ventilens area ur Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) vid öppningstrycket plus 10 %.

Räkna i verktyget ovan

Hur stort mottryck får en säkerhetsventil ha?

För konventionella säkerhetsventiler gäller vanligen högst 10 % av öppningstrycket, balanserade ventiler tål mer enligt tillverkaren. Tryckfallet i inloppsledningen får vara högst 3 %. Kalkylatorn räknar mottrycket i utblåsledningen med kompressibel strömning och strypning.

Räkna i verktyget ovan

Hur dimensionerar man en gemensam utblåsledning för flera säkerhetsventiler?

Varje ventils mottryck kontrolleras med alla ventiler samtidigt (brand) eller en i taget. Avsnitten mellan T-rören bär flödet från ventilerna uppströms och kan ha olika dimension; en vanlig tumregel är att den gemensamma ledningens area ska vara minst summan av anslutningarnas.

Räkna i verktyget ovan

Vad är speciellt med säkerhetsventiler för CO2 (R744)?

Trycken är höga och på högtryckssidan är CO2 ofta överkritisk, så ventilen dimensioneras för gas vid en temperatur. När CO2 expanderar under 5,2 bar bildas torris, därför ska utblåsledningen vara kort och självdränerande utan lågpunkter.

Räkna i verktyget ovan

Får man använda kopparrör till utblåsledningen?

Ja för HFC/HFO och CO2 om röret tål mottrycket: kylrör enligt EN 12735-1, eller vattenrör EN 1057 och pressystem med kopplingar godkända för köldmediet. Med ammoniak är koppar förbjudet; använd stål eller rostfritt.

Räkna i verktyget ovan

Hur högt ljud blir det när en säkerhetsventil blåser av?

Ofta över 100 dB(A) nära utloppet. Kalkylatorn uppskattar ljudet enligt API 521 och väljer en större ledning om ett ljudkrav anges; räcker det inte kan utloppet flyttas eller en ljuddämpare monteras.

Räkna i verktyget ovan

Förutsättningar: Avblåsningskapacitet och ventilflöde enligt EN 13136:2013+A1, som EN 378-2 hänvisar till (EN ISO 24664:2024 ännu inte kontrollerad) (Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0)); utblåsledningen med isoterm kompressibel strömning och strypning, gastemperatur = avblåsningstemperatur (på säkra sidan); inloppsledningen som inkompressibel strömning. Köldmediedata från CoolProps referensekvationer. Ljudet uppskattat enligt API 521 / ISO 23251.

Ansvarsfriskrivning: Verktyget garanterar inte korrekta resultat. Säkerhetsanordningar ska väljas och godkännas av behörig person; kontrollera alltid mot EN 378, EN 13136, ventiltillverkarens data och lokala regler.

Hjälp – säkerhetsventil och utblåsledning

Kalkylatorn följer EN 13136: först den erforderliga avblåsningskapaciteten, sedan ventilens flödesarea eller kapacitet, sedan tryckfallet i inloppsledningen och mottrycket i utblåsledningen.

1. Köldmedium och tryck

  • Välj köldmedium och öppningstryck (övertryck). Ventilen blåser av vid öppningstrycket plus övertrycket (normalt 10 %).
  • De flesta fall blåser av mättad gas. Över det kritiska trycket (t.ex. CO2 på högtryckssidan, över 73,8 bar) eller för överhettad gas, t.ex. på hetgasledningen, väljer du gas vid en temperatur. Det fungerar för alla köldmedier i listan.
  • Köldmedier som inte finns i listan kan räknas med ”Annat köldmedium” och tillverkarens data.

2. Erforderlig kapacitet

  • Brand: EN 13136 räknar med ett värmeflöde på 10 kW/m² på kärlets yttre mantelyta; kapaciteten är den värmen delad med ångbildningsvärmen.
  • Kompressor: slagvolym × suggasens densitet × volymetrisk verkningsgrad. Värmekälla: värmeeffekten delad med ångbildningsvärmen.

3. Ventil

  • Med Kdr och flödesarea från databladet jämförs ventilens kapacitet med den erforderliga. Med arean 0 visas vilken area som behövs.
  • Utblåsledningen dimensioneras för det ventilen kan blåsa av, inte bara för det som krävs.
  • Välj hur ventilens data anges: flödesarea och Kdr, API 526-munstycke, kapacitet vid dina förhållanden eller kapacitet vid databladets förhållanden (omräknas). Bara ett sätt används åt gången; de andra fälten döljs. Kapaciteten kan anges i kg/h, kg/s, lb/h eller Nm³/h.

4. Ledningar

  • Inloppsledningen får tappa högst 3 % av öppningstrycket. Utblåsledningen kontrolleras för varje dimension; den minsta dimension som håller mottrycket inom gränsen väljs.
  • Med ammoniak är koppar inte tillåtet. Med CO2, se upp för torisvarningen.
  • Flera ventiler: lägg till ventiler i panelen Ventiler. Varje ventil har egen kapacitet, inloppsledning och anslutningsledning till den gemensamma utblåsledningen. Schemat visar hela systemet; klicka på en ventil för att redigera den.
  • Den gemensamma ledningen delas vid varje T: varje avsnitt bär flödet från ventilerna före det och får egen dimension. Dimensionerna väljs så att varje ventils mottryck håller sig inom ventilens gräns, med alla ventiler samtidigt eller en i taget, och kan också väljas manuellt.

5. Ljud, spara och skriv ut

  • Ange avståndet till närmaste mottagare och ett ljudkrav för att få en varning när uppskattningen ligger över det.
  • Med ett ljudkrav väljs den minsta dimension som klarar både mottrycket och ljudet. En större ledning ger lägre hastighet vid utloppet och därmed lägre ljud. Klarar ingen dimension kravet visas avståndet där det klaras.
  • Ljuddämpare är ett tillval: välj typ för typiska värden eller ange tillverkarens dämpning och förlusttal. Dämparens tryckfall räknas in i mottrycket.
  • ”Spara” laddar ner projektet som en fil, ”Öppna” öppnar den igen, ”Skriv ut” skriver ut resultaten.