게시판 > 질답게시판 > 배관 사이즈별 가스의 최대유속 관련 질문

위버 tjsdn5950

24-08-01 14:35

그런 Design 기준은 code 나 standard가 아닌 project design criteria에 명시되어 있을 겁니다

스테파노 Stefano

24-08-12 04:09

파리 올림픽 경기 보느라고 홈페이지 들러보지 못하여 답글이 늦어졌습니다. ^_^

A0) 소음, 마모, 부식, 등의 문제만 없다면 Gas 흠름은 Gas내 음속이 최대유속에 해당할 것이나 실용적으로 적용하는 유속은 이보다 훨씬 낮은 값을 최대 유속으로 합니다. 그러나 실제 산업현장에서는 다음 제한사항에 의해 Gas 관내 최대 유속을 제한하고 있습니다

1) 관내 마모에 의한 속도제한 (Particle, Sand 함유가스 수송관, Steam Condensate 수송관, Pneumatic Conveying관 등)
2) 관내 내부식 표면층 보호를 위한 속도 제한 (H2S, CO2, Mercaptan, SO3, Acid Gas 등 부식성 물질 함유가스 수송관)
3) 배관주변 소음도 제한에 따른 속도 제한 (작업장 허용 소음치, 건축물 내부 소음제한, 감압변 소음제한)
4) 관내 허용 차압 한도에 따른 유속 제한 (Compressor Suction, PSV Vent Line, 등)

대체로 Engineering Company 나 Process Licensor 들은 자신들 만의 표준으로 정해둔 Standard를 기준을 자체 공장 혹은 해외 공장 건설시 적용합니다

A1) 질문에서 언급하고 있는 API 520 ASME VIII 등은 안전밸브 배출구 크기를 정하기 위해 마련된 규격이며 각 안전밸브가 보호하고 있는 시설의 최대허용압력을 설계압력의 110% (혹은 화재시 121%) 초과하지 않도록 관경을 정하나는 것일 뿐 유속을 제한하지는 않습니다. PSV Vent 관에서의 실용적으로 대체로 적용하는 Mach No.는 0.6~0.8 정도를 최대값으로 합니다. 일반적인 관내 Gas 최대유속은 Mach No. 0.5를 넘지 않도록 설계합니다.

A2) 관경의 결정은 A0)에서 언급하고 있는 일반적 Guide를 적용하지 않는다고 하면 최적 관경을 정하는 과정을 따르는데 여기서 최적관경은 연간 유지비용(감가상가비, 동력비, 수선비, 등)을 최저로 하기 위한 최적화 과정으로 결정하는 방법을 따릅니다. 그러나 관의 크기에 따른 설치비용으로부터 각가상각비를 계산하고 유체의 수송동력비용을 운전비로 그리고 관의 보수정비비용을 위한 소포품비용과 인거비 등을 일일이 계산하는 것은 그리 쉬운일이 아닙니다.

따라서 유체 배관의 크키는 대체로 Recommended Fluid Velocity를 기준으로 개략 결정하고 배관설계 과정에서 관별로 "Hydraulic Analysis"를 통하여 점검하여 관경과 배관길이에 따른 압력손실과 필요한 공급압력, NPSH 등을 계산하여 관경을 확정합니다.

A3) Recommended Fluid Velocity와 관련된 자료는 다음의 서적에서 찾아볼 수 있습니다.
1) Applied Process Design for Chemical & Petrochemical Plants, Vol 1, E-Ludwig 3rd ed.,1999
2) Rule of Thumbs for Chemical Engineers, GPC
3) Chemical Process Equipment-Selectioin & Design, Walas, Butterwroth, 1990

Chemial Process Licensor나 Engineering Company는 자신들이 취급하는 유체를 기준으로 축적해놓은 경험적 Know-How에 바탕을 둔 유체별 최고 유속을 정해둔 표준을 가지고 있습니다. 다음은 위 참고자료 들로부터 데체로 사용하고 있는 유체별 추천 유속입니다.

Overhead Vapor to Condenser 25~100 ft/s
Tho-Phase Vapor Flow 35~75 ft/s
Compressor Suction 75~200 ft/s
Compressor Discharge 100~250 ft/s
Steam Turbine Inlet (Superheated Steam) 120~320 ft/s
Superheated Steam 100~166.6 ft/s
Gas Turbine Hot Gas 150~350 ft/s
Air 0~2 bar 66 ft/s
NH3 Gas 100ft/s
Br2 Gas 33.3 ft/s
Cl2 (Dry)Gas 33,3~83.3 ft/s
SO2 (Dry) Gas 66.6ft/s
Natural Gas 100 ft/s

장치재료가 Carbon Steel이 아닌 고급재질인 경우 2배~30% 정도 유속을 크게 허용합니다. 만일 Gas 중에 부식성 물질이 포함되어 있거나 마모성 물질이 포함된 경우 위 값의 1/2 이하를 취합니다. 위의 값은 Lead 관에 적용하는 것이고 Branck된 단관의 경우에는 이들 유소의 2~3배까지 취할 수 있습니다. 또 연속사용하지 않는 관의 유속은 유속이 25~30% 정도 빨라도 됩니다.

45~60 m/s는 API RP 14E 에서 유래된 것으로 보이는데 Clean Gas이고 7bar 이하인 Gas에 대체로 적용하는 값이고 Code에서 수식으로 정의된 Erosion Velocity를 초과하지 않도록 하고 부식성 혹은 마모성 물질이 포함된 경우 이 Erosion Velocity의 반값이하를 취하도록 권하고 있습니다.

A4) 기본적으로 Project Engineering Spec을 가지고 있다면 여기에 설계에 적용할 최대유속이 규정되어있으며 표준에 따른 최대 유속제한, 허용소음제한, 최대 관내차압, Erosion Velocity( API RP14E에서 규정하는 최대 허용 마모 속도)등을 검토하여야 하는데 최종적으로는 배관 Isometric 도면이 완료되고난 후 도면에 표기된 부품과 관경 관길이를 기준으로 Hydraulic Calculation을 거쳐 관경을 확정합니다.

개략유속으로 추정한 관경은 언급한 Hydraulic Claclulation 결과에 따라 검토를 필해야 합니다.

파리 올림픽 경기 보느라고 홈페이지 들러보지 못하여 답글이 늦어졌습니다. ^_^

A0) 소음, 마모, 부식, 등의 문제만 없다면 Gas 흠름은 Gas내 음속이 최대유속에 해당할 것이나 실용적으로 적용하는 유속은 이보다 훨씬 낮은 값을 최대 유속으로 합니다.   그러나 실제 산업현장에서는 다음 제한사항에 의해 Gas 관내 최대 유속을 제한하고 있습니다

1) 관내 마모에 의한 속도제한 (Particle, Sand 함유가스 수송관, Steam Condensate 수송관, Pneumatic Conveying관 등)
  2) 관내 내부식 표면층 보호를 위한 속도 제한 (H2S, CO2, Mercaptan, SO3, Acid Gas 등 부식성 물질 함유가스 수송관)
  3) 배관주변 소음도 제한에 따른 속도 제한 (작업장 허용 소음치,  건축물 내부 소음제한, 감압변 소음제한)
  4) 관내 허용 차압 한도에 따른 유속 제한 (Compressor Suction, PSV Vent Line, 등)

대체로 Engineering Company 나 Process Licensor 들은 자신들 만의 표준으로 정해둔 Standard를 기준을 자체 공장 혹은 해외 공장 건설시 적용합니다

A1) 질문에서 언급하고 있는 API 520  ASME VIII 등은 안전밸브 배출구 크기를 정하기 위해 마련된 규격이며 각 안전밸브가 보호하고 있는 시설의 최대허용압력을 설계압력의 110% (혹은 화재시 121%) 초과하지 않도록 관경을 정하나는 것일 뿐 유속을 제한하지는 않습니다.   PSV Vent 관에서의 실용적으로 대체로 적용하는 Mach No.는 0.6~0.8 정도를 최대값으로 합니다.  일반적인 관내 Gas 최대유속은 Mach No. 0.5를 넘지 않도록 설계합니다.

A2) 관경의 결정은 A0)에서 언급하고 있는 일반적 Guide를 적용하지 않는다고 하면 최적 관경을 정하는 과정을 따르는데 여기서 최적관경은 연간 유지비용(감가상가비, 동력비, 수선비, 등)을 최저로 하기 위한 최적화 과정으로 결정하는 방법을 따릅니다.  그러나  관의 크기에 따른 설치비용으로부터 각가상각비를 계산하고 유체의 수송동력비용을 운전비로 그리고 관의 보수정비비용을 위한 소포품비용과 인거비 등을 일일이 계산하는 것은 그리 쉬운일이 아닙니다.

따라서 유체 배관의 크키는 대체로 Recommended Fluid Velocity를 기준으로 개략 결정하고  배관설계 과정에서 관별로 "Hydraulic Analysis"를 통하여 점검하여 관경과 배관길이에 따른 압력손실과  필요한 공급압력, NPSH 등을 계산하여 관경을 확정합니다.

A3) Recommended Fluid Velocity와 관련된 자료는 다음의 서적에서 찾아볼 수 있습니다. 
  1)  Applied Process Design for Chemical & Petrochemical Plants, Vol 1, E-Ludwig  3rd ed.,1999
  2)  Rule of Thumbs for Chemical Engineers, GPC
  3)  Chemical Process Equipment-Selectioin & Design, Walas, Butterwroth, 1990

Chemial Process Licensor나 Engineering Company는 자신들이 취급하는 유체를 기준으로 축적해놓은 경험적 Know-How에 바탕을 둔 유체별 최고 유속을 정해둔 표준을 가지고 있습니다.   다음은 위 참고자료 들로부터 데체로 사용하고 있는 유체별 추천 유속입니다.

Overhead Vapor to Condenser  25~100 ft/s 
Tho-Phase Vapor Flow             35~75 ft/s   
Compressor Suction                 75~200 ft/s
Compressor Discharge             100~250 ft/s
Steam Turbine Inlet (Superheated Steam) 120~320 ft/s
Superheated Steam 100~166.6  ft/s
Gas Turbine Hot Gas         150~350 ft/s 
Air 0~2 bar  66 ft/s
NH3 Gas  100ft/s
Br2 Gas 33.3 ft/s
Cl2 (Dry)Gas  33,3~83.3 ft/s
SO2 (Dry) Gas  66.6ft/s
Natural Gas 100 ft/s

장치재료가 Carbon Steel이 아닌 고급재질인 경우 2배~30% 정도 유속을 크게 허용합니다. 만일 Gas 중에 부식성 물질이 포함되어 있거나 마모성 물질이 포함된 경우  위 값의 1/2 이하를 취합니다.  위의 값은 Lead 관에 적용하는 것이고 Branck된 단관의 경우에는 이들 유소의 2~3배까지 취할 수 있습니다.  또 연속사용하지 않는 관의 유속은 유속이 25~30% 정도 빨라도 됩니다.

45~60 m/s는 API RP 14E 에서 유래된 것으로 보이는데 Clean Gas이고  7bar 이하인 Gas에 대체로 적용하는 값이고 Code에서 수식으로 정의된 Erosion Velocity를 초과하지 않도록 하고 부식성 혹은 마모성 물질이 포함된 경우 이 Erosion Velocity의 반값이하를 취하도록 권하고 있습니다.

A4) 기본적으로 Project Engineering Spec을 가지고 있다면 여기에 설계에 적용할 최대유속이 규정되어있으며  표준에 따른 최대 유속제한,  허용소음제한, 최대 관내차압, Erosion Velocity( API RP14E에서 규정하는 최대 허용 마모 속도)등을 검토하여야 하는데 최종적으로는  배관 Isometric 도면이 완료되고난 후 도면에 표기된 부품과 관경 관길이를 기준으로 Hydraulic Calculation을 거쳐 관경을 확정합니다.

개략유속으로 추정한 관경은 언급한 Hydraulic Claclulation 결과에 따라 검토를 필해야 합니다.

스테파노 Stefano

24-08-16 15:40

앞서 올린 글에서 Recommended Gas Velocity는 회사마다 다를 수 있고 특히 Erosive Matter가 들어있는 경우에는 고체입자의 마모성 정도, 하먕, 등이 제각각 다르기 때문에 특정 공정 Project를 수행해야 할 경우 고유의 Engineering Standard나 적용 설계 Code를 협의하여 결정하도록 하세요.