게시판 > 질답게시판 > Breather Valve Vent량 계산법(제가 한 계산이 맞는지 확인좀.. 그리고 트리면 조언좀 부탁드립니다.)

Stefano

10-06-21 17:06

(0) 글쓴이 이름 고치세요

(1) Wetted Area
Storage Tank에서의 외부에서 화재 발생시 Wetted Area라고 함은 지상에서 25feet(7.5m)까지 채워져 있는 탱크 벽면폭 과 높이를 계산하면 됩니다. 탱크의 지분면적이나 바닥면적은 화재시 복사열이 거의 전달되지 않기 때문에 면적에 합산하지 않습니다. 따라서 표면적은 탱크직경*액면 높이(최대 7.5m)

(2) Normal Inbreathing & Outbreathing Rate
Inbreathing은 Pump로 배출하는 Liquid Volumne과 같은 유량의 공기가 유입되는 것으로 보고 Outbreathing은 Tank에 Loading 할 때 흘러들어오는 액의 유량을 기준으로 하며 Flash Point와 Boiling Poing에 따라 API Std. 2000에 대체적인 Guide가 명시되어 있습니다.

Normal Outbreathing or Inbreaghing Rate = (Liquid Flow Rate, m3/h)*(Gas Flow Factor, (Nm3/h)/(m3/h))...........(1)
위의 수식에서 Gas Flow Factor는 Table에 주어져 있음.

(3) Thermal Venting Rate
기온변화에 따른 Inbreaghing & Out Breating Rate는 Tank 크기와 Flash Point 및 Normal Boiling Point에 따라 Table로 주어져 있습니다.

(4) 화재시 Venting Rate
화재시 Vent 해야할 증기량은 Tank Wall에서 가열되는 열량을 액의 잠열로 나눈 값을 배출할 수 있어야 하는데 Roof가 Side Wall에 단단히 용접되어 있는 경우라면 반드시 Vent Hatch나 Gauge Hatch를 통해서 이 증기량을 배출할 수 있도록 설계되어야 한다고 되어 있습니다.

이 Venting Rate도 Wetted Wall의 면적에 따라 정한 값을 Table로 제공하고 있습니다. Wetted Area를 계산하는 방법에 대해서는 Note에 자세히 주어져 있습니다. 예를 들어 Horizontal Tank라든가 Ball Tank같은 탱크는 30ft까지의 액면 높이의 외부면적으로 하거나 Ball Tank는 표면적의 55%, Horizontal Tank는 75% 표면적 중 큰 면적을 기준으로 배출용량을 계산하여야 합니다.

Tank의 표면상태(예를 들어 보온된경우, 지하매설탱크, 등)도 고려되어 배출부하가 결정됩니다.

(0) 글쓴이 이름 고치세요

(1) Wetted Area
Storage Tank에서의 외부에서 화재 발생시 Wetted Area라고 함은 지상에서 25feet(7.5m)까지 채워져 있는 탱크 벽면폭 과 높이를 계산하면 됩니다.  탱크의 지분면적이나 바닥면적은 화재시 복사열이 거의 전달되지 않기 때문에 면적에 합산하지 않습니다.  따라서 표면적은 탱크직경*액면 높이(최대 7.5m)

(2) Normal Inbreathing & Outbreathing Rate
Inbreathing은 Pump로 배출하는 Liquid Volumne과 같은 유량의 공기가 유입되는 것으로 보고 Outbreathing은 Tank에 Loading 할 때 흘러들어오는 액의 유량을 기준으로 하며 Flash Point와 Boiling Poing에 따라 API Std. 2000에 대체적인 Guide가 명시되어 있습니다.

Normal Outbreathing or Inbreaghing Rate = (Liquid Flow Rate, m3/h)*(Gas Flow Factor, (Nm3/h)/(m3/h))...........(1)  
위의 수식에서 Gas Flow Factor는 Table에 주어져 있음.

(3) Thermal Venting Rate
기온변화에 따른 Inbreaghing & Out Breating Rate는 Tank 크기와 Flash Point 및 Normal Boiling Point에 따라 Table로 주어져 있습니다.

(4) 화재시 Venting Rate
화재시 Vent 해야할 증기량은 Tank Wall에서 가열되는 열량을 액의 잠열로 나눈 값을 배출할 수 있어야 하는데 Roof가 Side Wall에 단단히 용접되어 있는 경우라면 반드시 Vent Hatch나 Gauge Hatch를 통해서 이 증기량을 배출할 수 있도록 설계되어야 한다고 되어 있습니다.

이 Venting Rate도 Wetted Wall의 면적에 따라 정한 값을 Table로 제공하고 있습니다.  Wetted Area를 계산하는 방법에 대해서는 Note에 자세히 주어져 있습니다.  예를 들어 Horizontal Tank라든가 Ball Tank같은 탱크는 30ft까지의 액면 높이의 외부면적으로 하거나 Ball Tank는 표면적의 55%, Horizontal Tank는 75% 표면적 중 큰 면적을 기준으로 배출용량을 계산하여야 합니다.

Tank의 표면상태(예를 들어 보온된경우, 지하매설탱크, 등)도 고려되어 배출부하가 결정됩니다.

박준현 attama02

10-06-22 17:16

자세한 답변 정말 감사합니다.
별명은 제 이름으로 수정하였습니다. 죄송합니다.

다시 study 한후 thermal venting rate 되는 부분과 external fire의 경우도 계산을 해 본후 다시 질문 올리겠습니다.

다시한번 답변 감사합니다.
장마철인데 감기 조심하시구요.
수고하십시요.

박준현 attama02

10-06-28 10:04

질문이 더 있어서 이렇게 글을 올립니다.

Normal Venting 일경우와 Thermal Venting일 경우에..
각각의 Table을 가지고 따로 계산이 되어 지는거지요?
어떤 계산시트의 경우 Thermal Venting일 경우 Normal Venting에 대한 값과 Table 2B로 나온 값을 더한 경우도 있고,
Thermal Venting(Table 2A)의 Inbreathing경우 Note a 에서
2000bbl(3180m3)보다 큰경우 0.577Nm3/hr/m2 와,
2000bbl(3180m3)보다 작은경우 0.169Nm3/hr/m3 인 경우가 있는데...
이값들과 Table에서 구해지는 값들을 더해서 Thermal Venting 값으로 계산하는 시트도 있었습니다.

각각의 계산시트마다 수치가 크게는 차이는 나지 않지만 , 계산방식이 다른경우 이해가 되질 않습니다.

어느것이 옳은것인지.....
답변.. 부탁드리겠습니다.

스테파노 Stefano

10-06-29 22:50

(1) Normal Inbreathing/Outbreathing 의 경우 Liquid Flow (In/Out)에 따라 Liquid Volume과 증발되는 일부의 증기량을 고려한 것이라고 API에서 언급하고 있으나 "대충"의 숫자라서 단순 참고만 하세요. (원래 API Std. 2000이 전반적으로 좀 엉성합니다. ) Appendix A를 읽어보면 Normal Venting Rate를 산출한 기준을 간단히 설명하고 있고 마지막으로..Venting Device 비용은 Tank 비용에 비해 큰 부담이 없으므로 좀 커도 문제없다고 설명하고 있습니다.

(2) 첫번째 추가질문에서...
Thermal Inbreathing/Outbreathing Duty는 동시부하가 걸리는 경우에만 합산하고 그렇지 않다면 최대치만 고려하면 됩니다. Fire Case와 같은 경우 Emergency Venting용 Hatch라든가 Gauge Hatch등이 모두 Swing 방식 혹은 Lifting 방식으로 열릴 수 있도록 해주기 때문에 Breathing Duty에서는 제외합니다.

(3) 두번째 추가질문에서...
탱크용량이 3180m3(20,000bbl)보다 큰 경우와 작은 경우에 계산 방법이 다른데 큰 경우에는 Shell과 Roof Area를 고려해서 Themal Venting Rate를 구하고 용량이 작은 경우에는 탱크용량을 고려해서 Thermal Venting Rate를 구하라고 하고 있습니다.

Tank 용량이 Table에 나와 있지 않으면 내삽법으로 구하면 될 것이나 Table에서 구한값과 무엇을 더한다는 것인지...의문입니다.

(3) Normal 부하와 Thermal 부하가 겹치는 경우만 Vent Duty 계산예를 들어보면..
Tank가 햇볕에 달궈졌다가 비를 맞을 때라고 하여도 Tank에 액을 채울때와 비울때의 Vent 유량은 달라집니다.

채울때 Vent Duty= Normal Outbreathing Duty - Themal Inbreathing Duty
비울때 Vent Duty= Normal Inbreathing Duty + Thermam Inbreathing Duty

계산이 어느 것이 옳은 것인지의 판단은 위의 예를 참고하면 될 것입니다 .

(4) 0.577 (Nm3/h)/(m2 Roof- and Shell-area), 0.169(Nm3/h)/(m3 Tank Volume):
이들 수치가 나온 API Report가 있을 터인데

3180 m3보다 작은 탱크의 경우에는 Tank Volume *0.169 의 Factor를 사용했고
큰 탱크의 경우에는 Roof와 Shell의 면적*0.577 의 Factor를 사용해서 Theraml Venting Rate를 계산했습니다.
H=(D/2)라고 가정하고 탱크의 면적을 곱하여 산출한 값이 맨 뒷 Column이고 Col 2에는 Table 2에 나타나 있는 값입니다.

Table이라는 Column은 Column 3의 값을 적어놓았는데 이 값은 Column2 (혹은 Column 4)에 Factor 0.6을 곱한 값이로 보이는데 Table에 올라온 값에 착오가 있어 보입니다. 아래의 Column 0.6이라고 쓴 Column이 맞는 값 그리고 Table 이라고 쓴 Column이 틀린 값 같습니다. (API 2000 1998년도 판은 기준으로 한 것인데 나중에 고쳐졌는지 모르겠습니다.)

Vol m3 /Col 2 /Col 4 /0.6 /Table /D /H /A /f =0.577
3000 506 506 304 303 19.7 9.8 915.5 528.2
3180 536 536 322 388 20.1 10.0 951.7 549.2
4000 647 647 388 472 21.7 10.8 1109.0 639.9
5000 787 787 472 537 23.4 11.7 1286.9 742.5
6000 896 896 538 602 24.8 12.4 1453.2 838.5
7000 1003 1003 602 646 26.1 13.1 1610.5 929.3
8000 1077 1077 646 682 27.3 13.7 1760.5 1015.8
9000 1136 1136 682 726 28.4 14.2 1904.3 1098.8
10000 1210 1210 726 807 29.4 14.7 2042.8 1178.7
12000 1345 1345 807 888 31.3 15.6 2306.8 1331.1
14000 1480 1480 888 969 32.9 16.5 2556.5 1475.1
16000 1615 1615 969 1047 34.4 17.2 2794.5 1612.5
18000 1745 1745 1047 1126 35.8 17.9 3022.8 1744.2
20000 1877 1877 1126 1307 37.1 18.5 3242.8 1871.1
25000 2179 2179 1307 1378 39.9 20.0 3762.9 2171.2
30000 2495 2495 1497 1497 42.4 21.2 4249.2 2451.8

위의 D, H를 추정하여 얻어진 대략의 A를 구해서 0.577을 곱한 값(맨 뒷 Column)과 Col 2 값을 비교해 보면 비슷한 값이 얻어집니다. 따라서 Col 2, Col 4 값은 쓸만한데 "Table"에서 옮겨온 값들은 "0.6" Column의 값으로 대체되어야 할 것으로 봅니다. (API 관계자들이 이 오류를 알고 있나 그렇지 않는가? 혹시 API 관계자를 알고 있는 분이 계시면 지적해 주세요.)

(2) 첫번째 추가질문에서...
Thermal Inbreathing/Outbreathing Duty는 동시부하가 걸리는 경우에만 합산하고 그렇지 않다면 최대치만 고려하면 됩니다.  Fire Case와 같은 경우 Emergency Venting용 Hatch라든가 Gauge Hatch등이 모두 Swing 방식 혹은 Lifting 방식으로 열릴 수 있도록 해주기 때문에 Breathing Duty에서는 제외합니다.

(3) 두번째 추가질문에서...
탱크용량이 3180m3(20,000bbl)보다 큰 경우와 작은 경우에 계산 방법이 다른데 큰 경우에는 Shell과 Roof Area를 고려해서 Themal Venting Rate를 구하고  용량이 작은 경우에는 탱크용량을 고려해서 Thermal Venting Rate를 구하라고 하고 있습니다.

Tank 용량이 Table에 나와 있지 않으면 내삽법으로 구하면 될 것이나 Table에서 구한값과 무엇을 더한다는 것인지...의문입니다.

(3) Normal 부하와 Thermal 부하가 겹치는 경우만 Vent Duty 계산예를 들어보면.. 
Tank가 햇볕에 달궈졌다가 비를 맞을 때라고 하여도 Tank에 액을 채울때와 비울때의 Vent 유량은 달라집니다.

채울때 Vent Duty= Normal Outbreathing Duty - Themal Inbreathing Duty
비울때 Vent Duty= Normal Inbreathing Duty + Thermam Inbreathing Duty

계산이 어느 것이 옳은 것인지의 판단은 위의 예를 참고하면 될 것입니다 .

(4) 0.577 (Nm3/h)/(m2 Roof- and Shell-area),  0.169(Nm3/h)/(m3 Tank Volume):
이들 수치가 나온 API Report가 있을 터인데

3180 m3보다 작은 탱크의 경우에는 Tank Volume *0.169 의 Factor를 사용했고
큰 탱크의 경우에는 Roof와 Shell의 면적*0.577 의 Factor를 사용해서 Theraml Venting Rate를 계산했습니다. 
H=(D/2)라고 가정하고 탱크의 면적을 곱하여 산출한 값이 맨 뒷 Column이고 Col 2에는 Table 2에 나타나 있는 값입니다.

Table이라는 Column은 Column 3의 값을 적어놓았는데 이 값은 Column2 (혹은 Column 4)에 Factor 0.6을 곱한 값이로 보이는데 Table에 올라온 값에 착오가 있어 보입니다.  아래의 Column 0.6이라고 쓴 Column이 맞는 값 그리고 Table 이라고 쓴 Column이 틀린 값 같습니다.  (API 2000 1998년도 판은 기준으로 한 것인데 나중에 고쳐졌는지 모르겠습니다.)

Vol  m3     /Col 2        /Col 4        /0.6          /Table        /D            /H             /A             /f =0.577
3000         506           506          304           303           19.7          9.8           915.5        528.2 
3180         536           536          322           388           20.1          10.0         951.7        549.2 
4000         647           647          388           472           21.7          10.8         1109.0      639.9 
5000         787           787          472           537           23.4          11.7         1286.9       742.5 
6000         896           896          538           602           24.8          12.4         1453.2       838.5 
7000         1003         1003         602           646           26.1          13.1         1610.5       929.3 
8000         1077         1077         646           682           27.3          13.7         1760.5       1015.8 
9000         1136         1136         682           726           28.4          14.2         1904.3       1098.8 
10000       1210         1210         726           807           29.4          14.7         2042.8       1178.7 
12000       1345         1345         807           888           31.3          15.6         2306.8       1331.1 
14000       1480         1480         888           969           32.9          16.5         2556.5       1475.1 
16000       1615         1615         969           1047         34.4          17.2         2794.5       1612.5 
18000       1745         1745         1047          1126         35.8          17.9         3022.8       1744.2 
20000       1877         1877         1126          1307         37.1          18.5         3242.8       1871.1 
25000       2179         2179         1307          1378         39.9          20.0         3762.9       2171.2 
30000       2495         2495         1497          1497         42.4          21.2         4249.2       2451.8

위의 D, H를 추정하여 얻어진 대략의 A를 구해서 0.577을 곱한 값(맨 뒷 Column)과 Col 2 값을 비교해 보면 비슷한 값이 얻어집니다.    따라서 Col 2, Col 4 값은 쓸만한데 "Table"에서 옮겨온 값들은 "0.6" Column의 값으로 대체되어야 할 것으로 봅니다.   (API 관계자들이 이 오류를 알고 있나 그렇지 않는가?  혹시 API 관계자를 알고 있는 분이 계시면 지적해 주세요.)

박준현 attama02

10-07-06 17:11

자세한 설명 정말 감사합니다.
더욱더 공부에 매진하겠습니다.

장마철인데 감기 조심하십시요.
수고하세요~!

spacej1 spacej1

10-07-22 14:28

안녕하세요

박준현님과 스테파노님이 남겨주신 글로 API 2000을 다시 살펴보면서 공부를 하고 있었습니다.
두가지 질문점이 생기는데요.

1. Venting Capacity가 구해지면 Venting Device Size는 어떻게 하나요?

2. "Emergency Venting용 Hatch라든가 Gauge Hatch등이 모두 Swing 방식 혹은 Lifting 방식으로 열릴 수 있도록 해주기 때문에 Breathing Duty에서는 제외합니다. " 라고 스테파노님이 답변해주셨는데 이 글귀가 언급된 Reference를 알려주시면 감사하겠습니다.

덕분에 많은 공부하고 있습니다. 감사합니다