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  PSV 소요분출량 계산식
  글쓴이 : 무또   고유ID : jsh419     날짜 : 19-05-13 11:17     조회 : 229    
   계산식.jpg (92.0K), Down : 8, 2019-05-13 11:17:50
안녕하세요?
PSV 소요분출량을 계산하려고 KOSHA GUIDE D-18-2017를 찾아서 계산시트를 만들어 봤습니다.

위에 식은 외부 화재의 경우 취급하는 유체에 기체 및 증기가 포함된 경우이고

밑에 식은 액체가 포함된 경우입니다.

질문1) 액체 or 증기,기체에 따라 계산식 다르게 됩니다. 그런데 물질의 상태는 압력과 온도에 따라 달라질 수 있는데 어떤 기준으로 액체냐 기체냐를 판단할까요?
       예) 물(액체) 녹는점 0도 끓는점 100도
           노말헥산(액체) 녹는점 -95.35도 끓는점 68.73도
           1,3-부타디엔(기체) 녹는점 -109도 끓는점 -4도
간단하게 상온에서 물과 노말헥산은 액체 계산식으로 계산하고 부타디엔은 기체식으로 계산하면 되는 걸까요?
문제는 부타디엔은 액화가스로 분류되고 용기에 저장될 때는 액상으로 저장될 텐데 기체식으로 계산을 해도 괜찮은건지 모르겠네요.


질문2) 기체식에서 축적압력은 안전밸브 등이 작동될 때 안전밸브에 의하여 축적되는 압력으로서 그 설비 내에서 순간적으로 허용될 수 있는 최대 압력을 말한다. 라고 설명되어 있는데 인터넷을 찾아보니 통상 설정압력(1MPaG)에서 10%이하 주고 외부화재의 경우에는 20%를 준다고 합니다. 그런데 여기에 대기압은 왜 더해줄까요?


질문3) Tw 용기 등의 최대 벽면 온도인데 Guide를 찾아보면 스테인레스강의 경우 응력 파열 자료를 활용하여 구할 수 있다고 나와 있는데 ASME BPVC SEC2 PART D에 나와있는 최대 사용 온도(816도)를 사용하면 되는건가요?
Guide에는 P1/Pn*Tn이라고 나와 있는데 이렇게 계산하니 정상운전압력(Pn)에 따라 값이 들쑥날쑥하네요.


질문4) Blowout temp 혹은 Relieving temp 혹은 분출온도(T1, T2)라 표현하는 값을 어떻게 정해야 할까요?
PSV 업체에서는 저희가 정해서 알려줘야 한다고 하는데 우선 계산시트에는 부타디엔은 임계온도로 물은 끓는점으로 넣어서 계산해 봤습니다. 온도가 높을수록 소요분출량 값이 커져서 좀더 악조건이될 수 있다고 합니다.


PSV는 공부하면 할수록 어렵네요...쓰다보니 질문이 너무 많아졌네요 조금이라도 알고 계신 부분이 있다면 답변 부탁드립니다!!
 

스테파노 Stefano   19-05-13 14:17
(A1) 취급하는 유체의 상태는 표준(대기압)비점 및 융점을 기준으로 대기온도와 비교하여 평가하면 됩니다.  대기압이 넘는 유체는 압력에 견디는 용기에 저장해야 하기 때문에 압력용기를 사용하여 저장해야 합니다.  대기의 온도는 하계절 최고 온도를 기준으로 합니다. 

휘발성이 높은 액체는 복사열이 미치지 못하게 절연재료를 사용하여 보온한 상태로 보온하고 그래도 증발손실이 큰 액체의 경우 증기를 액화시켜 탱크로 되돌려 보내도록 해주어야 보관중 손실을 방지할 수 있습니다. 

(A2) 안전밸브의 동작압력은 용기의 설계압력에 맞추어 두는데 용기내 압력이 상승하게 되면 안전밸브가 열려있어도 압력이 더 올라갈 수 있습니다.    이처럼 안전밸브가 열리고 나서 최대 상승할 수 있는 압력을 "축적압력(Accumulated Pressure)"라고 합니다. 

안전밸브가 열리고 나서도 압력이 상승할 수 있는데 상승허용 폭을 정해둔 것이 바로 "허용축적압력(Allowable Accumulated Pressure)"이 됩니다.  일반적으로 10% 적용되고  화재와 같이 극한상황에서는 다시 10%까지 허용(즉 121%)해주고 있다고 이해하면 됩니다. 
안전밸브는 이 Accumulated 압력에서 배출되는 량으로 크기를 정합니다.  대기압에 더해주는 것이 아니라 설정 계기압력에 10%, 20%를 더해 줍니다.

Accumulation 없이 설정압력에서 바로 배출되는 것보다 안전밸브가 열리자 마자 배출되는 것이 되는데  이로 인해 1)밸브크기가 커지고 2)설정압력에 가까워 졌을때 덜거럭거리며 열리는 경향이 생기면서 누설될 우려가 많습니다.

(A3) 용기내 액이 접하지 않는 탱크에서 Tank Wall이 가열되어 증기(Gas)가 열전달에의해 가스가 가열되고 이로인해 가스가 열팽창함으로서 상승되는 압력을 배출한는 경우이고  재료의 항복접 온도글 Wall Temperature로 정하면 됩니다. 

(A4) 분출온도는 액의 증기압이 Accumulation Pressure에 도달할 때의 온도를 말하는데  절대온도로 나타냅니다.  온도가 높아지면 그만큼 기체의 부피가 늘어나기 때문에 배추량이 늘어나는 것은 당연합니다.

항상, 바로 옆에있는 선임엔지니어들의 도움을 받도록 하세요.
     
무또 jsh419   19-05-15 08:20
친절한 답변 감사합니다! 내용이 정리되는대로 여기에 다시 올리겠습니다.
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