Development of methods for calculating pressure relief flows and sizing relief devices
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2008
Department
Major/Subject
Prosessien ohjaus ja hallinta
Mcode
Kem-90
Degree programme
Language
en
Pages
x + 102 s. + liitt. 8
Series
Abstract
Varoventtiileitä käytetään prosessilaitteissa pitämään laitteiden paineet alle suunniteltujen maksimipaineiden silloin, kun kaikki muut keinot on käytetty. Tämän tehtävän onnistumiseksi on varolaitteiden purkauspinta-alojen oltava oikean kokoiset. Jos purkauspinta-ala ei ole tarpeeksi suuri, jatkaa paine kasvuaan laitteessa, mikä voi johtaa laitteen vaurioitumiseen ja pahimmassa tapauksessa laitteen räjähtämiseen. Toisaalta, jos purkauspinta-ala on ylimitoitettu, saattaa purkausvirtaus olla liian suuri varolaitteen jälkeiselle laitteistolle, kuten ulosvirtausputkistolle tai soihdulle. Tästä saattaa seurata paineen nousua ja vahinkoa kyseisille laitteille, ja ympäristölle vaaralliset aineet saattavat päästä purkautumaan vapaasti. Varolaitteiden mitoitus yksifaasipurkaukselle on selkeää, sillä näille tapauksille on olemassa yleisesti hyväksytyt API:n (The American Petroleum Institute) standardissa määritellyt laskentamenetelmät. Tapauksissa, joissa varoventtiiliin virtaava fluidi höyrystyy tai kondensoituu varoventtiilissä tai se on jo tuloaukossa kahdessa faasissa, tulee mitoituksessa käyttää kaksifaasipurkausmallia. Tarkalle mallille on kaksifaasitapauksessa tarvetta, sillä höyrystyvän nesteen vaatima purkauspinta-ala on huomattavasti suurempi kuin nestevirtauksen. Diplomityön kirjallisuusosassa on käyty läpi erilaisia kaksifaasipurkausmalleja, joilla voidaan laskea teoreettinen purkausvirtaus. Varoventtiilin mitoituksessa tarvitaan lisäksi purkauskerroin, jolla kompensoidaan ideaalisen ja varsinaisen suuttimen ero. Työssä on esitelty purkauskerroinmallit kaksifaasipurkaukselle ja vertailtu kirjallisuudessa esitettyjä kokeellisia tuloksia. Diplomityön kokeellisessa osassa ohjelmoitiin laskentarutiinit, joilla verrattiin eri menetelmiä (o HEM, API 2000, ISO/DIS 4 126-10, HDI) erityisesti niissä tilanteissa, jotka tiedettiin API 2000 -menetelmälle vaikeiksi. Menetelmistä 1-IDI osoittautui tarkimmaksi. Menetelmän heikkous on sen vaatima pidempi simulointiaika johtuen useista peräkkäisistä flashlaskennoista. API 2000:lla saatiin monissa tilanteissa lähes vastaavat tulokset HDI-menetelmän kanssa. Tilanteissa, joissa sisääntulovirtaus oli varoventtiilissä höyrystyvä neste tai kondensoituva ylikriittinen fluidi tai höyry, ero oli suurempi. Työssä on esitelty HDI NE - malli, joka perustuu epätasapainokertoimen käyttöön. Epätasapainokerroin on määritelty höyryn osuuden ja suuttimen pituuden funktiona. Menetelmä parantaa HDI:n tarkkuutta pienillä höyryn osuuksilla merkittävästi. Menetelmää ehdotti alun perin Darby (2000).Description
Supervisor
Jämsä-Jounela, Sirkka-LiisaThesis advisor
Hammarström, LeifPokki, Juha-Pekka
Nyman, Timo