JIS B 2005-2-1:2019 工業プロセス用調節弁―第２部：流れの容量―第１節：取付け状態における流れのサイジング式 | ページ 8

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B 2005-2-1 : 2019 (IEC 60534-2-1 : 2011)
E.2.2 バルブ データ : 
  バルブ形式            :  ボール弁
  トリム                :  セグメント ボール
  流れ方向              :  フロー トゥ オープン
  呼び径                :  d =100 mm
  液体圧力回復係数      :  FL =0.60(表D.2から)
  バルブ形状修正係数  :  Fd =0.98(表D.2から)
E.2.3 計算 : 
  乱流域における非圧縮性流体に適用できる流れのモデルは,式(1)で与えられる。
                                    psizing
                        Q  CN1FP
                                     1
                                       0
  表2から,これらのプロセスデータで使用する数値定数は,
                      N1    =1×10−1
                      N2    =1.60×10−3
                      N4    =7.07×10−2
                      N18   =8.65×10−1
  液体臨界圧力比係数FFは,式(4)によって求める。
                                       pv
                         FF  .096 .028     .0944
                                       pc
  ここで,バルブは配管径と同じ口径なので,FP=1及びFLP=FLとなる。
  閉塞差圧Δpchokedを,式(3)によって求める。
                                      2
                                  FLP
                          pchoked       p1  FF pv 221 kPa
                                  FP
  次に,サイジングの差圧Δpsizingを,式(2)によって求める。
                                 p  p1  p2  460 kPa
                                   p       if p< pchoked
                          psizing
                                   pchoked if p≧  pchoked
                                   psizing221 kPa
  式(1)を変形してKvを求める。
                                         1
                                  Q        0
                        C   Kv
                                 N1FP   psizing
                      ここで, ρ0は15 ℃における水の密度である。
                        Kv=238 m3/h
  次に,式(23)によってバルブレイノルズ数Revを計算して流れが乱流であることを確認する。

――――― [JIS B 2005-2-1 pdf 36] ―――――

                                                                                             35
                                                             B 2005-2-1 : 2019 (IEC 60534-2-1 : 2011)
                                              /1 4
                                        2
                               N4FdQ  FL C2              6
                         Rev              4  1    .660 10
                              v C FL  N2d
                      ここで, Rev≧10 000であり,流れは乱流となる。
  結果がこの規格の適用範囲内であることを確認する。
                           C
                             2  .0028<.0047
                         N18d
E.3   例題3 : 圧縮性流体−非閉塞流れ,容量係数Kvの計算例
E.3.1 プロセス データ : 
  流体                       :  二酸化炭素
  入口温度                   :  T1 =433 K
  入口絶対圧力               :  p1 =680 kPa
  出口絶対圧力               :  p2 =450 kPa
  動粘度                     :  ν =2.526×10−6 m2/s(680 kPa及び433 Kのとき)
  流量                       :  Qs =3 800 m3/h(101.325 kPa及び273 Kのとき)
  密度                       :  ρ1 =8.389 kg/m3(680 kPa及び433 Kのとき)
  圧縮係数                   :  Z1 =0.991(680 kPa及び 433 Kのとき)
  標準状態における圧縮係数  :  ZS =0.994(101.325 kPa及び273 Kのとき)
  モル質量                   :  M =44.01 kg/kmol
  比熱比                     :  γ =1.30
  配管の内径                 :  D1 =D2=100 mm
E.3.2 バルブ データ : 
  バルブ形式                 :  回転
  トリム                     :  偏心球形プラグ
  流れ方向                   :  フロー トゥ オープン
  呼び径                     :  d =100 mm
  差圧比係数                 :  xT =0.60(表D.2から)
  液体圧力回復係数           :  FL =0.85(表D.2から)
  バルブ形状修正係数         :  Fd =0.42(表D.2から)
E.3.3 計算 : 
  乱流域における圧縮性流体に適用できる流れのモデルに式(7)を用いる。
                                        xsizing
                        Qs   CN9FP p1Y
                                       MT1Z1
  表2から,これらのプロセスデータで使用する数値定数は,

――――― [JIS B 2005-2-1 pdf 37] ―――――

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B 2005-2-1 : 2019 (IEC 60534-2-1 : 2011)
                      N2    =1.60×10−3
                      N4    =7.07×10−2
                      N9    =2.46×101
                      N18   =8.65×10−1
  ここで,バルブは配管径と同じ口径なので,FP=1及びxTP=xTとなる。
  比熱比係数Fγは,式(11)によって求める。
                         Fγ      .0929
                             .140
  閉塞差圧比xchokedを,式(10)によって求める。
                        xchoked=FγxTP=0.557
  次に,サイジング差圧比xsizingを式(8)及び式(9)によって求める。
                                  p1  p2
                               x          .0338
                                    p1
                                x       if x                         xsizing
                                xchoked  if x≧ xchoked
                                 xsizing.0338
  膨張係数Yを,式(12)によって求める。
                               xsizing
                        Y  1           .0798
                              3xchoked
  式(7)を変形してKvを求める。
                                    Qs    MT1Z1
                        C   Kv
                                 N9FP p1Y  xsizing
                              Kv  672. m 3 h/
  実体積流量を求める。
                                ps Z1T1
                        Q   Qs          8954. m3 / h
                               ZsTs p1
  次に,式(23)によってバルブレイノルズ数Revを計算して流れが乱流であることを確認する。
                                              /1 4
                                        2
                               N4FdQ  FL C2              6
                         Rev              4  1    .140 10
                              v C FL  N2d
                      ここで, Rev≧10 000であり,流れは乱流となる。
  結果がこの規格の適用範囲内であることを確認する。
                           C
                             2  .0007 8<.0047
                         N18d

――――― [JIS B 2005-2-1 pdf 38] ―――――

                                                                                             37
                                                             B 2005-2-1 : 2019 (IEC 60534-2-1 : 2011)
E.4   例題4 : 圧縮性流体−閉塞流れ,容量係数Kvの計算例
E.4.1 プロセス データ : 
  流体                       :  二酸化炭素ガス
  入口温度                   :  T1 =433 K
  入口絶対圧力               :  p1 =680 kPa
  出口絶対圧力               :  p2 =250 kPa
  動粘度                     :  ν =2.526×10-6 m2/s(680 kPa及び433 Kのとき)
  流量                       :  Qs =3 800 標準m3/h(101.325 kPa及び273 Kのとき)
  密度                       :  ρ1 =8.389 kg/m3(680 kPa及び433 Kのとき)
  標準状態における密度       :  ρ2 =1.978 kg/m3(101.325 kPa及び273 Kのとき)
  圧縮係数                   :  Z1 =0.991(680 kPa及び433 Kのとき)
  標準状態における圧縮係数  :  ZS =0.994(101.325 kPa及び273 Kのとき)
  モル質量                   :  M =44.01 kg/kmol
  比熱比                     :  γ =1.30
  配管の内径                 :  D1 =D2=100 mm
E.4.2 バルブ データ : 
  バルブ形式                 :  回転
  トリム                     :  偏心球形プラグ
  流れ方向                   :  フロー トゥ オープン
  呼び径                     :  d =100 mm
  差圧比係数                 :  xT =0.60(表D.2から)
  液体圧力回復係数           :  FL =0.85(表D.2から)
  バルブ形状修正係数         :  Fd =0.42(表D.2から)
E.4.3 計算 : 
  乱流域における圧縮性流体に適用できる流れのモデルに式(7)を用いる。
                                       xsizing
                        Qs   CN9FP p1Y
                                       MT1Z1
  表2から,これらのプロセスデータで使用する数値定数は,
                      N2    =1.60×10−3
                      N4    =7.07×10−2
                      N9    =2.46×101
                      N18   =8.65×10−1
  ここで,バルブは配管径と同じ口径なので,FP=1及びxTP=xTとなる。
  比熱比係数Fγは,式(11)を用いて決定する。
                         Fγ       .0929
                             .140

――――― [JIS B 2005-2-1 pdf 39] ―――――

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B 2005-2-1 : 2019 (IEC 60534-2-1 : 2011)
  閉塞差圧比xchokedは,式(10)を用いて決定する。
                        xchoked=FγxTP=0.557
  次に,サイジング差圧比xsizingは式(8)及び式(9)を用いて決定する。
                                  p1  p2
                               x          .0632
                                    p1
                                x       if x                         xsizing
                                xchoked  if x≧ xchoked
                                 xsizing.0557
  膨張係数Yは,式(12)を用いて決定する。
                               xsizing
                        Y  1           .0667
                              3xchoked
  式(7)を変形してKvを求める。
                                    Qs    MT1Z1
                        C   Kv
                                 N9FP p1Y  xsizing
                              Kv  626. m 3h/
  実体積流量を求める。
                                ps Z1T1
                        Q   Qs          8954. m 3 / h
                               ZsTs p1
  次に,式(23)によってバルブレイノルズ数Revを計算して,流れが乱流であることを確認する。
                                              /1 4
                                        2
                               N4FdQ  FL C2              6
                         Rev              4  1    .145 10
                              v C FL  N2d
                      ここで, Rev≧10 000であり,流れは乱流となる。
  結果がこの規格の適用範囲内であることを確認する。
                           C
                             2  .0007 3<.0047
                         N18d
E.5   例題5 : 非圧縮性流体−継手を接続する場合の閉塞流れ
E.5.1 プロセス データ : 
  流体                  :  特に想定せず
  密度                  :  ρ1 =780 kg/m3
  蒸気圧                :  pv =4 kPa
  熱力学的臨界圧力      :  pc =22 120 kPa
  入口絶対圧力          :  p1 =3 550 kPa
  出口絶対圧力          :  p2 =1 310 kPa(Δp=2 240 kPa)
  流量                  :  Q =750 m3/h

――――― [JIS B 2005-2-1 pdf 40] ―――――

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