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  PSV 계산시 relief temperature 계산 방법 문의 드립니다.
  글쓴이 : 완전초보임…   고유ID : pwh303     날짜 : 19-12-06 11:51     조회 : 218    
안녕하세요 PSV 관련 업무를 수행하다 문의사항이 있어 글을 남깁니다.

fire case로 psv의 relief 온도를 구하려고하는데 이때
시뮬레이션 프로그램을 이용하려고 합니다.

그런데 압력같은 경우는 21%를 적용하는 것을 이해하였는데
teperature의 경우 vapor fraction을 5%로 놓고 압력을 입력했을 때
나오는 온도가 relieving 온도라는 말을 들었습니다.

왜 vapor를 5%만 넣고 계산하는지 알 수 있을까요?

마고르 33dhkstn   19-12-06 13:16
안녕하세요, 저도 PSV는 한두번 밖에 안해보았지만 제가 시뮬레이션을 이용했을 때에는 Vessel로 들어가는 라인을 액체 100%,
Vessel에서 PSV로 나가는 라인은 기체 100%로 시뮬레이션을 했었습니다. 유체마다 다를 수 있겠지만 안전설계상 모두 날아간다 라고 가정하는게 맞다 라고 생각했었습니다. 감사합니다.
     
마고르 33dhkstn   19-12-06 13:28
아, 저는 헥세인으로 시뮬레이션을 했었는데 Vessel의 D.T가 120도 였기때문에 100% 기체로 나간다고 본것 같네요.(헥세인 끓는점 69도) 도움이 되었으면 좋겠네요, 감사합니다.
          
마고르 33dhkstn   19-12-06 14:16
미안합니다. 일단 5%와 100%의 차이는 혼합물이냐 단일성분이냐의 차이 입니다. Q=방출량/잠열 에서 잠열을 구하기 위해 시뮬레이션을 돌리는 것인데, 혼합물은 각각의 끓는 점이 달라서 각 %마다 조성(?)이 달라져 5%로 보수적인 값을 갖는 것으로 알고 있습니다.(5% 보다 커지면 양이 많아지며 잠열의 값이 커지고 결과적으로 방출량이 줄어들게 됨) 단일 성분은 설계압력의 121%값과 vapor fraction 100% 만 가지고 잠열을 구하는 것인데 제가 말한 D.T와의 관계는 없습니다.
스테파노 Stefano   19-12-06 21:14
(1) 액상용기의 PSV 배출온도, 배출압력

액상물질이 들어있는 용기에서 압력이 상승하는 요인은 바로 액상의 온도 상승에 의합니다.  증기압이 PSV의 설정압력에 도달하는 점에서 기상의 혼합물이 배출되기 시작하지만  PSV열린 후에도 압력이 상승하여 Set Point의 110%(화재시에는 121%)까지 Overpressure가 상승하면서 증기가 배출되는 것을 가정합니다. 

따라서 용기내에  n-Hexane과 같은 순수한 물질이 들어있다고 한다면 Set Point의 110%의 압력을 나타내는 증기의 온도로 배출되는 것으로 간주합니다.    PSV의 개방시기는 Set Point (Maximum Allowable Working Pressure)에 해당하지만 PSV배출조건은 바로이 설정압의 110%의 압력에 해당하는 압력과 그 때의 온도에서 배출되는 것으로 기준으로 하면 됩니다.

만일 액상의 물질이 혼합물이라고 하여도 PSV 배출조건은 110%압력과 그때의 온도를 기준으로 하면 됩니다.  물론 저비점물질이먼저 증발되고 나면 점점 증기압이 낮아져 압력은 낮아지고 온도는 올라갈 요소가 있겠지만  초기 배출되기 시작하는 조건의성분농도가 계속해서 배출되는 것으로 가정하면 배출량에 여유를 갖게 되므로 보수적 설계를 하게 되는 셈이됩니다.

증발잠열의 경우에도 110% 증기압을 나타낼때의 증발잠열을 기준으로 합니다.  화재시에는 121%의 설정압력에서 배출되는 것으로 가정하고  그 압력에서의 증발잠열을 기준으로 하고 복사열이 접액부분에 전달되는 전열량을 이 증발잠열로 나눈 값으로 배출되는 것으로 합니다.

(2) 배출증기 성분

따라서 혼합물일지라도 공정모사기로 배출조건을 결정하려면 해당용기에 담겨있는 액이 설정압력의 110%를 나타내는 액상온도와 그 증기온도에서의 혼합물로 배출되는 값을 찾아내면 됩니다. 

증기 부피가 5%이란는 조건이 어떤 근거인지 모호할 뿐 아니라 증기성분에 관해서도 애매한 기준으로 보입니다.
혹시 근거자료가 있다고 한다면 관련자료를 답글로 올려주시기 바랍니다.
김두환 doowhan1000z   20-01-30 09:34
제가 알고있는 부분에 대해 설명드리자면..

-. API 521 : Estimation of latent heat of the boiling liquid and the apporpriate relative molecular mass of the fraction vaporized 라고 Recommend 되어 있습니다.(정확한 수치는 없음)
-. 이를 Base로, HYSYS기반으로 Detail하게 설명드리자면
  (1) 알고자 하는 Stream의 Composition 입력
  (2) Pressure = PSV Set Press. X 1.21(Fire Case)
  (3) Phase Fraction = 0.05(5 mol%)
        ※ 최초 끓는점에서 Flash 될 수 있는 소량의 Light Ends로 인한 과다 영향 배제를 위한 것이며
            통상적으로 감안하는 수치인 것으로 알고 있습니다.
  (4) Seperator를 통해 Light Ends와 Bottom Liquid로 분리
  (5) Bottom Liquid의 Latent Heat 및 Relieving Temp. 확인
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