co2piping.com

Supapă de siguranță și conductă de evacuare

Dimensionați supapa de siguranță și conductele de intrare și de evacuare conform EN 13136 pentru CO2 și alți agenți frigorifici: capacitate necesară, secțiunea supapei, contrapresiune, cădere de presiune la intrare, risc de gheață carbonică și zgomot la ieșire.
R744 · 60,0 bar · DN15

Agent frigorific și instalație

Toate simultan: cazul de dimensionare la incendiu, când toate supapele pot descărca. Pe rând: când supapele protejează părți care nu pot descărca împreună. Contrapresiunea fiecărei supape este verificată față de propria limită.
Cuprul frigorific (EN 12735-1) și oțelul sunt cele mai folosite pentru conductele de evacuare. Cuprul sanitar și sistemele de presare pot fi folosite dacă țeava și fitingurile rezistă la contrapresiune și sunt aprobate pentru agent – fitingurile de presare pentru apă au adesea garnituri EPDM care nu rezistă la agenți frigorifici și ulei. Cuprul nu se folosește cu amoniac.

Supape de siguranță

Inserați fișa tehnică a supapei
Un rând pe poziție, ca în fișa supapelor. Conductele se dimensionează pentru capacitatea Qm × număr (în siguranță); Qmd se verifică față de ea. Pentru a calcula ca producătorul, introduceți capacitatea ajustată Qmd' în locul lui Qm. Temperatura gazului este necesară doar când presiunea depășește presiunea critică (CO2: 73,8 bar), de ex. pe partea de înaltă presiune. Temperatură necunoscută? Folosiți temperatura gazului fierbinte – o temperatură mai mare dă o conductă mai mare (în siguranță).

Conductă de evacuare comună: ultimul T → ieșire

0 pentru ieșire în atmosferă; introduceți presiunea dacă conducta descarcă într-un sistem sub presiune. Dimensiune Auto = cea mai mică ce respectă contrapresiunea tuturor supapelor (și cerința de zgomot). Nicio conductă nu poate fi mai mică decât ieșirea supapei.

Zgomot la ieșire

Estimare conform API 521 / ISO 23251 pentru jetul de la ieșire. Cu o cerință de zgomot se alege cea mai mică dimensiune care respectă atât contrapresiunea, cât și cerința de zgomot. Clădirile, reflexiile și amortizoarele modifică nivelul real.

Proiect

.html
Fișier
Partajare și tipărire

Unități

Schemă de flux

Schema este desenată din datele din stânga. Faceți clic pe o supapă pentru a o edita, sau pe o conductă pentru a-i schimba dimensiunea și lungimea; conductă roșie = limită depășită.
V1DN1060,0 bar500 kg/hDN10 · 0,3 m9,6 %ieșire91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10,0 m · 4 coturi500 kg/h · 5,50 bar

Supape – contrapresiune

SupapăPresiune de deschidere (bar)Debit (kg/h) RacordPresiune la T (bar)Contrapresiune (bar)% din deschidere Tronson după TKbIntrareStare
V160,00 500,0DN10 5,505,76 9,6 %DN151,000 0,02 %OK

Conductă de evacuare comună – toate dimensiunile

Ultimul tronson (ultimul T → ieșire) în fiecare dimensiune; tronsoanele dinainte se aleg automat pentru fiecare rând. Presiune la T = presiunea la ultimul T; % cel mai rău = cea mai mare contrapresiune în procente din presiunea de deschidere dintre supape. * = curgere critică la ieșire.

Baza de calcul

Arată calculul

Pe conductă

ConductăDebit masic [kg/s]Densitate [kg/m³]Ø interior [mm]Viteză [m/s]RefLungime (+ echivalentă) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Notă
Intrare V10,1389269,313,63,55623.0000,02710,1 (+0,251)0,011911.9000,02 % / 3,0 %
Racord V10,138911,4913,683,2623.0000,02710,30,26488.1009,6 % / 10 %
Colector V1 → ieșire0,13892,48217,3238490.0000,025510 (+1,8)5,555.000critică · 5,50 bar

Baza de calcul

Metodă
EN 13136 (la care face trimitere EN 378-2): capacitatea necesară și capacitatea supapei la presiunea de reglaj plus suprapresiunea; conductele de evacuare ca flux compresibil izoterm cu strangulare, rezolvat de la ieșire înapoi spre fiecare supapă la temperatura gazului în starea de refulare; conducta de intrare ca flux incompresibil la densitatea de refulare.
Ecuații
  • 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
Frecțiune
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
Date fluid
CoolProp 8.0.0
Standarde
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
Observații
  • Linii de gaz: densitatea și viteza la capătul din aval al conductei; Δp include căderea la un capăt strangulat. Notă indică căderea la intrare și contraatacul ca % din presiunea de reglaj față de limită. Secțiunea de ieșire arată presiunea la începutul său (peste presiunea atmosferică).

Întrebări frecvente despre supape de siguranță și conducte de evacuare

Cum se dimensionează o supapă de siguranță conform EN 13136?

Întâi capacitatea de descărcare necesară: la incendiu 10 kW/m² înmulțit cu suprafața exterioară a recipientului și împărțit la căldura latentă, altfel debitul compresorului sau puterea sursei de căldură. Apoi EN 13136 dă aria supapei din Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) la presiunea de deschidere plus 10 %.

Calculați cu instrumentul de mai sus

Ce contrapresiune poate avea o supapă de siguranță?

Supapele convenționale admit de obicei cel mult 10 % din presiunea de deschidere; cele echilibrate mai mult, conform producătorului. Căderea de presiune pe intrare trebuie să fie de cel mult 3 %. Calculatorul determină contrapresiunea în conducta de evacuare pentru curgere compresibilă și critică.

Calculați cu instrumentul de mai sus

Cum se dimensionează o conductă de evacuare comună pentru mai multe supape?

Contrapresiunea fiecărei supape se verifică cu toate supapele descărcând simultan (incendiu) sau pe rând. Tronsoanele dintre T-uri transportă debitul supapelor din amonte și pot avea dimensiuni diferite; ca regulă practică, aria colectorului trebuie să fie cel puțin suma racordurilor.

Calculați cu instrumentul de mai sus

Ce au special supapele de siguranță pentru CO2 (R744)?

Presiunile sunt mari, iar pe partea de înaltă presiune CO2 este adesea supercritic, deci supapa se dimensionează pentru gaz la o temperatură. Sub 5,2 bar CO2 formează gheață carbonică, așa că conducta de evacuare trebuie să fie scurtă și autodrenantă, fără puncte joase.

Calculați cu instrumentul de mai sus

Se poate folosi țeavă de cupru pentru conducta de evacuare?

Da pentru HFC/HFO și CO2 dacă țeava rezistă la contrapresiune: cupru frigorific EN 12735-1, sau cupru sanitar EN 1057 și sisteme de presare cu fitinguri aprobate pentru agent. Cu amoniac cuprul este interzis; folosiți oțel sau inox.

Calculați cu instrumentul de mai sus

Cât de zgomotoasă este o supapă de siguranță care descarcă?

Adesea peste 100 dB(A) aproape de ieșire. Calculatorul estimează zgomotul conform API 521 și alege o conductă mai mare dacă se dă o cerință de zgomot; dacă nu ajunge, mutați ieșirea sau montați un amortizor.

Calculați cu instrumentul de mai sus

Ipoteze: Capacitatea de evacuare și debitul supapei conform EN 13136:2013+A1, la care face referire EN 378-2 (EN ISO 24664:2024 încă neverificat) (Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0)); conducta de descărcare cu curgere compresibilă izotermă și strangulare, temperatura gazului = temperatura de descărcare (pe partea sigură); conducta de intrare considerată cu curgere incompresibilă. Date despre agentul frigorific din ecuațiile de referință CoolProp. Zgomot estimat conform API 521 / ISO 23251.

Declinarea răspunderii: Acest instrument nu garantează rezultate corecte. Dispozitivele de siguranță trebuie alese și aprobate de o persoană competentă; verificați întotdeauna conform EN 378, EN 13136, datelor producătorului și reglementărilor locale.

Ajutor – supapă de siguranță și conductă de evacuare

Calculatorul urmează EN 13136: întâi capacitatea de evacuare necesară, apoi secțiunea sau capacitatea supapei, apoi căderea de presiune a conductei de intrare și contrapresiunea conductei de evacuare.

1. Agent și presiune

  • Alegeți agentul și presiunea de deschidere (manometrică). Supapa evacuează la presiunea de deschidere plus suprapresiunea (de regulă 10 %).
  • În majoritatea cazurilor se descarcă vapori saturați. Peste presiunea critică (de ex. CO2 pe partea de înaltă presiune, peste 73,8 bar) sau pentru gaz supraîncălzit, de ex. pe conducta de gaz cald, alegeți gaz la o temperatură. Funcționează pentru toți agenții din listă.
  • Agenții care nu sunt în listă se calculează cu „Alt agent” și datele producătorului.

2. Capacitate necesară

  • Incendiu: EN 13136 consideră un flux termic de 10 kW/m² pe suprafața exterioară a recipientului; capacitatea este această căldură împărțită la căldura latentă.
  • Compresor: volum baleiat × densitatea la aspirație × randament volumetric. Sursă de căldură: puterea termică împărțită la căldura latentă.

3. Supapă

  • Cu Kdr și secțiunea din fișa tehnică, capacitatea supapei se compară cu cea necesară. Cu secțiunea 0 se afișează secțiunea necesară.
  • Conducta de evacuare se dimensionează pentru ce poate evacua supapa, nu doar pentru ce este necesar.
  • Alegeți cum sunt date datele supapei: aria și Kdr, orificiu API 526, capacitate la condițiile dvs. sau capacitate la condițiile din fișă (convertită). Se folosește un singur mod odată; celelalte câmpuri sunt ascunse. Capacitatea poate fi dată în kg/h, kg/s, lb/h sau Nm³/h.

4. Conducte

  • Intrarea poate pierde cel mult 3 % din presiunea de deschidere. Conducta de evacuare este verificată pentru fiecare diametru; se alege cel mai mic care menține contrapresiunea în limită.
  • Cu amoniac, cuprul nu este permis. La CO2, atenție la avertizarea privind gheața carbonică.
  • Mai multe supape: adăugați supape în panoul Supape. Fiecare supapă are propria capacitate, conductă de intrare și conductă de racord la conducta de evacuare comună. Schema arată întreaga instalație; faceți clic pe o supapă pentru a o edita.
  • Colectorul este împărțit la fiecare T: fiecare tronson transportă debitul supapelor dinaintea lui și are dimensiunea proprie. Dimensiunile mențin contrapresiunea fiecărei supape în limita ei, cu toate supapele simultan sau pe rând, și se pot alege și manual.

5. Zgomot, salvare și tipărire

  • Introduceți distanța până la cel mai apropiat receptor și o cerință de zgomot pentru a primi avertizare când estimarea o depășește.
  • Cu o cerință de zgomot se alege cea mai mică dimensiune care respectă contrapresiunea și zgomotul. O conductă mai mare dă o viteză de ieșire mai mică și deci mai puțin zgomot. Dacă nicio dimensiune nu o respectă, se afișează distanța la care este respectată.
  • Amortizorul este opțional: alegeți un tip pentru valori tipice sau introduceți atenuarea și coeficientul de pierdere ale producătorului. Căderea de presiune a amortizorului este inclusă în contrapresiune.
  • „Salvează” descarcă proiectul ca fișier, „Deschide” îl redeschide, „Tipărește” tipărește rezultatele.