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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
導入
安全弁と破裂ディスクのサイジング、および定常状態の単相ガス/蒸気または液体流用の接続された入口および出口ラインについては、十分に確立された推奨事項が存在します。ただし、気液二相流の場合、同じ容器条件と放熱を考慮した場合、システムを過圧から保護するために必要な緩和面積は単相流の場合よりも大きくなります。より大きな緩和領域が必要になるのは、二相流では液体が蒸気流の緩和領域を部分的にブロックし、エネルギーの大部分が容器からの蒸発によって除去されるという事実から生じます。
この文書には、さまざまな産業分野で遭遇する流体サービスにおける最も一般的な安全弁と破裂ディスクのサイジングに広く適用できる方法が含まれています (表 1 を参照)これは、熱力学的非平衡パラメーターによって拡張されたオメガ パラメーター法に基づいています。メソッドの精度と、実際のサイジング条件下での入力および特性データの避けられない不確実性との間のバランスが試行されます。
二相流の場合、安全装置のサイズは流体の状態に影響を与える可能性があり、したがって吐出される質量流量に影響を与える可能性があります。さらに、安全装置を通る二相質量流量は、本質的に、装置の入口における流体の質量流量の質（蒸気の質量分率）に依存します。これらのパラメータは、ほとんどの場合、安全装置の設計手順ではすぐには入手できないため、この文書には、安全装置入口での液相組成の決定をカバーする包括的な手順も含まれています。この液相組成は、圧力上昇につながるシナリオに依存します。したがって、推奨されるサイジング手順は、サイジングケースの定義から始まり、放出する必要がある質量流量とその結果として安全装置の入口での質量流量の品質を予測する方法が含まれます。
この文書には、最も狭い流れ断面までの単相流れに関する ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016 の式が含まれており、単相流の制限条件での流量を計算するために SI 単位に修正されています。相 相 気体と液体の流れ。
この文書では、圧力の単位 bar は 100 000 Pa = 1 bar を使用します。
表 1 —二相流を引き起こす可能性がある、安全弁または破裂ディスクの入口で考えられる流体状態
| 装置入口の流体状態 | 事例 | 例 |
|---|---|---|
| 液体 | 過冷却（安全装置で点滅している可能性があります） 飽和した 溶存ガスあり | 冷水 沸騰したお湯 co /水 |
| ガス/蒸気 | 飽和蒸気に近い状態 (安全装置内で凝縮する可能性があります) | 蒸気 |
| 気体/液体 | 蒸気/液体 非蒸発性液体および非凝縮性気体（一定の品質） 気液混合物、気体が脱着または生成される場合 | 蒸気/水 空気/水 |
Introduction
Well-established recommendations exist for the sizing of safety valves and bursting discs and the connected inlet and outlet lines for steady-state, single-phase gas/vapour or liquid flow. However, in the case of a two-phase vapour/liquid flow, the required relieving area to protect a system from overpressure is larger than that required for single-phase flow when the same vessel condition and heat release are considered. The requirement for a larger relief area results from the fact that, in two-phase flow, the liquid partially blocks the relieving area for the vapour flow, by which most of the energy is removed by evaporation from the vessel.
This document includes a widely applicable method for the sizing of the most typical safety valves and bursting discs in fluid services encountered in various industrial fields (see Table 1). It is based on the omega parameter method, which is extended by a thermodynamic non-equilibrium parameter. A balance is attempted between the accuracy of the method and the unavoidable uncertainties in the input and property data under the actual sizing conditions.
In case of two-phase flow, the safety device size can influence the fluid state and, hence, the mass flow rate to be discharged. Furthermore, the two-phase mass flow rate through a safety device essentially depends on the mass flow quality (mass fraction of vapour) of the fluid at the inlet of the device. Because these parameters are, in most cases, not readily at hand during the design procedure of a relief device, this document also includes a comprehensive procedure that covers the determination of the fluid-phase composition at the safety device inlet. This fluid-phase composition depends on a scenario that leads to the pressure increase. Therefore, the recommended sizing procedure starts with the definition of the sizing case and includes a method for the prediction of the mass flow rate required to be discharged and the resulting mass flow quality at the inlet of the safety device.
The formulae of ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016 for single-phase flow up to the narrowest flow cross-section are included in this document, modified to SI units, to calculate the flow rates at the limiting conditions of single-phase gas and liquid flow.
In this document, the unit bar for pressures is being used 100 000 Pa = 1 bar.
Table 1 — Possible fluid state at the inlet of the safety valve or bursting disc that can result in two-phase flow
| Fluid state at device inlet | Cases | Examples |
|---|---|---|
| liquid | subcooled (possibly flashing in the safety device) saturated with dissolved gas | cold water boiling water co2/water |
| gas/vapour | near saturated vapour (possibly condensing in the safety device) | steam |
| gas/liquid | vapour/liquid non-evaporating liquid and non-condensable gas (constant quality) gas/liquid mixture, when gas is desorbed or produced | steam/water air/water |