PRESSURE RELIEF VALVE.pdf
1.5 MB
Pressure relief valve Handbook
#PRV_sizing
#PRV_sizing
Piping And Mechanical Handbook .pdf
3.6 MB
🔹piping &mechanical handbook
🔷سایزینگ Trap:
@farshadgolshan
سایزینگ trap از هر نوعی شامل مراحل زیر میشه:
1⃣ اختلاف فشار دو سر trap رو بدست بیارید.
با فرض خوبی هر دو سمت trap رو مایع بگیرید و pressure drop رو محاسبه کنید. اینجا rule of thumb هم داریم، هر یک فوت ارتفاع رو 0.5psi در نظر بگیرید. مثلا" خروجی trap باید 20 فوت بره بالا تا برسه به هدر کندانس. 20 تقسیم بر دو میشه 10psi. البته یک فوت ستون آب فشاری معادل 0.43psi تولید میکنه ولی جهت اطمینان همون 0.5 بهتر هست. خروجی trap ها check valve داریم که اینها به نسبت سایر minor loss ها طول معادل بیشتر دارند و pressure drop بیشتری ایجاد میکنند. اگر فشار هدر کندانس هم 3psi باشه، میشه گفت خروجی trap، معادل 13psi فشار یا همون back pressure داره. ورودی trap هم همینجور هست. مثلا یک مبدلی داریم که بخار 20psi واردش میشه. datasheet مبدل میگه 2psi افت فشار داریم. پس خروجی مبدل کندانس ما دارا فشاری معادل 18psi هست. حالا 4 فوت هم اختلاف ارتفاع هست تا برسه به ورودی trap. این هم تقسیم بر دو میشه و با 18 جمع میشه (از اتلافات هم میشه صرف نظر کرد. البته اگر زیاد باشند، باید محاسبه کنیم.) سر جمع میشه 18+2=20. پس 20psi در ورودی فشار داریم و 13psi در خروجی. اختلاف اینها میشه 7psi.
2⃣ میزان جریان خروجی از trap. با ورودی برابر هست.
مثلا" 1000Lb/h. اما ماجرا به همین جا ختم نمیشه. بیشترین کندانس زمانی تولید میشه که بخار تازه وارد سیستم شده. فشار اون لحظه صفر هست توی مبدل یا مسیری که دارید براش trap نصب میکنید. در این لحظه rate تولید کندانس به مراتب بیشتر از 1000Lb/h هست. شرکتهای مختلف ضرائب تصحیح مختلفی پیشنهاد میدن. من از 1.5 دیدم تا 3. غالبا" عدد سه رو میگیرن. ولی برای مدل F&T که توانایی خروج هوای سریعتری داره ، عدد 2 یا کمتر پبشنهاد میشه. پس به عنوان rule of thumb برای مدل F&T شما 2 بگیرید و برای سایر مدلها 3 فرض کنید. برای مثال ما با فرض اینکه تصمیم داریم مدل F&T نصب کنیم، ظرفیت trap میشه 1000*2=2000 پاوند بر ساعت.
3⃣ سایز end connection .
معمولا" سایز trap و لاین خروجی یکسان هست یا سایز لاین بیشتر هست، چون سایز کوچکتر ایجاد back pressure میکنه در خروجی trap. مثلا سایز رو "1 میگیریم.
4⃣ حداکثر دما و فشار باید معلوم باشه.
مثلا" setpoint مربوط به psv روی هدر یا مبدل ها کمک میکنه به تعیین بیشترین فشار. مثلا" حداکثر فشار رو 65psi میگیریم یعنی 4.5bar.
حالا باید برای 2000Lb/h کندانس با اختلاف فشار 20psi نوع trap با سایز "1 و فشار حداکثر 4.5bar انتخاب کنیم. باید مراجعه کرد به کاتالوگها و سایتهای شرکتها. هر trap یک نمودار داره که نشان میده در هر اختلاف فشاری چه میزان کندانس رد میکنه. من از سایت Spirax sarco مدل 4.5 PMO با سایز "1 رو انتخاب میکنم که سایز ORRIFICE اون هم میشه 7mm.
نمودار زیر رو ببینید.
@farshadgolshan
سایزینگ trap از هر نوعی شامل مراحل زیر میشه:
1⃣ اختلاف فشار دو سر trap رو بدست بیارید.
با فرض خوبی هر دو سمت trap رو مایع بگیرید و pressure drop رو محاسبه کنید. اینجا rule of thumb هم داریم، هر یک فوت ارتفاع رو 0.5psi در نظر بگیرید. مثلا" خروجی trap باید 20 فوت بره بالا تا برسه به هدر کندانس. 20 تقسیم بر دو میشه 10psi. البته یک فوت ستون آب فشاری معادل 0.43psi تولید میکنه ولی جهت اطمینان همون 0.5 بهتر هست. خروجی trap ها check valve داریم که اینها به نسبت سایر minor loss ها طول معادل بیشتر دارند و pressure drop بیشتری ایجاد میکنند. اگر فشار هدر کندانس هم 3psi باشه، میشه گفت خروجی trap، معادل 13psi فشار یا همون back pressure داره. ورودی trap هم همینجور هست. مثلا یک مبدلی داریم که بخار 20psi واردش میشه. datasheet مبدل میگه 2psi افت فشار داریم. پس خروجی مبدل کندانس ما دارا فشاری معادل 18psi هست. حالا 4 فوت هم اختلاف ارتفاع هست تا برسه به ورودی trap. این هم تقسیم بر دو میشه و با 18 جمع میشه (از اتلافات هم میشه صرف نظر کرد. البته اگر زیاد باشند، باید محاسبه کنیم.) سر جمع میشه 18+2=20. پس 20psi در ورودی فشار داریم و 13psi در خروجی. اختلاف اینها میشه 7psi.
2⃣ میزان جریان خروجی از trap. با ورودی برابر هست.
مثلا" 1000Lb/h. اما ماجرا به همین جا ختم نمیشه. بیشترین کندانس زمانی تولید میشه که بخار تازه وارد سیستم شده. فشار اون لحظه صفر هست توی مبدل یا مسیری که دارید براش trap نصب میکنید. در این لحظه rate تولید کندانس به مراتب بیشتر از 1000Lb/h هست. شرکتهای مختلف ضرائب تصحیح مختلفی پیشنهاد میدن. من از 1.5 دیدم تا 3. غالبا" عدد سه رو میگیرن. ولی برای مدل F&T که توانایی خروج هوای سریعتری داره ، عدد 2 یا کمتر پبشنهاد میشه. پس به عنوان rule of thumb برای مدل F&T شما 2 بگیرید و برای سایر مدلها 3 فرض کنید. برای مثال ما با فرض اینکه تصمیم داریم مدل F&T نصب کنیم، ظرفیت trap میشه 1000*2=2000 پاوند بر ساعت.
3⃣ سایز end connection .
معمولا" سایز trap و لاین خروجی یکسان هست یا سایز لاین بیشتر هست، چون سایز کوچکتر ایجاد back pressure میکنه در خروجی trap. مثلا سایز رو "1 میگیریم.
4⃣ حداکثر دما و فشار باید معلوم باشه.
مثلا" setpoint مربوط به psv روی هدر یا مبدل ها کمک میکنه به تعیین بیشترین فشار. مثلا" حداکثر فشار رو 65psi میگیریم یعنی 4.5bar.
حالا باید برای 2000Lb/h کندانس با اختلاف فشار 20psi نوع trap با سایز "1 و فشار حداکثر 4.5bar انتخاب کنیم. باید مراجعه کرد به کاتالوگها و سایتهای شرکتها. هر trap یک نمودار داره که نشان میده در هر اختلاف فشاری چه میزان کندانس رد میکنه. من از سایت Spirax sarco مدل 4.5 PMO با سایز "1 رو انتخاب میکنم که سایز ORRIFICE اون هم میشه 7mm.
نمودار زیر رو ببینید.
👍2
🔷در P&ID عبارت No Pocket به چه منظور هست ؟
،👤@afk445
کاربردش در جاهایی است که تجمع مایع در خطوط بخار یا گاز در low point باعث جریان slug یا خورندگی بشه و یا تشکیل vapor lock در high point خطوط مایع باعث بشه به تجهیز پایین دست یا خط لوله آسیب بزنه. البته باید اضافه کنم بعضی وقتها رسوب جامدات همراه سیال هم میتونه باعث بشه که خط بصورت no pocket طراحی بشه.
یعنی در خطوط مایع از high point و در خطوط بخار از low point جلوگیری بشه.وقتی که خط no pocket طراحی بشه دیگه نیازی نیست که از تغییر مسیر لاین جلوگیری بشه.
،👤@afk445
کاربردش در جاهایی است که تجمع مایع در خطوط بخار یا گاز در low point باعث جریان slug یا خورندگی بشه و یا تشکیل vapor lock در high point خطوط مایع باعث بشه به تجهیز پایین دست یا خط لوله آسیب بزنه. البته باید اضافه کنم بعضی وقتها رسوب جامدات همراه سیال هم میتونه باعث بشه که خط بصورت no pocket طراحی بشه.
یعنی در خطوط مایع از high point و در خطوط بخار از low point جلوگیری بشه.وقتی که خط no pocket طراحی بشه دیگه نیازی نیست که از تغییر مسیر لاین جلوگیری بشه.
👍1
Archive(Process,Piping)
در خطوط no pocket میتونه slope نداشته باشه و بصورت پلکانی طراحی بشه، شکل سمت راست وقتی توی نقشه P&ID نت No pocket میزاریم یعنی به نفر Piping میگیم بسته به سرویس سیال لوله نباید مثل اشکال بالا سمت چپ باشه. و باید مثل شکلهای سمت راستی طراجی بشه.
به طورکلی خط های خروجی PSV ها باید به سمت Flare Header شیب داشته باشن و همچنین no-pocket باشن تا اگر مایعی تشکیل شد در مسیر جمع نشه پس tapping باید از بالا باشه یا حداکثر بصورت 45 درجه.
برعکس ورودی نازل PSV باید از پایین Mesh Pad باشه به دو دلیل یکی همونطور که عادل خان گفتند اگر علت Overpressure گرفتگی mesh بود PSV بتونه عمل کنه دوما در صورتی که فلوی باز شدن PSV بیشتر از فلوی نرمال mesh باشه باعث میشه افت فشار اون زیاد بشه و از 3% مجاز در خط ورودی PSV بیشتر بشه .
برعکس ورودی نازل PSV باید از پایین Mesh Pad باشه به دو دلیل یکی همونطور که عادل خان گفتند اگر علت Overpressure گرفتگی mesh بود PSV بتونه عمل کنه دوما در صورتی که فلوی باز شدن PSV بیشتر از فلوی نرمال mesh باشه باعث میشه افت فشار اون زیاد بشه و از 3% مجاز در خط ورودی PSV بیشتر بشه .
🔹تفاوت Free Draining با
Self-draining
چیه؟
پاسخ : هر دو یک مفهوم هستند یعنی No Pocket piping.
Self-draining
چیه؟
پاسخ : هر دو یک مفهوم هستند یعنی No Pocket piping.
👍2
✅ تفاوت ویسکوزیته دینامیکی و سینماتیکی :
در سیالات دو نوع تعریف برای ویسکوزیته در نظر گرفته میشود.
🔹 اولین مورد به عنوان ویسکوزیته سینماتیک شناخته میشود و مقاومت جریان سیال تحت نیروی گرانش را اندازه گیری میکند.
برای درک بهتر این موضوع دو لیوان را درنظر بگیرید که اولی با سس مایونز و دومی با عسل پر شده است.
زمانی که لیوانها را واژگون میکنید، عسل سریعتر از سس مایونز جریان پیدا میکند و از لیوان خارج میشود زیرا در برابر جریان ناشی از نیروی گرانش مقاومت کمتری دارد. به عبارت دیگر، عسل نسبت به سس مایونز ویسکوزیته سینماتیکی کمتری دارد.
🔸 برای اندازه گیری ویسکوزیته سینماتیکی از واحد سانتی استوک (cSt) استفاده میشود که یک سانتی استوک برابر با یک میلیمتر مربع بر ثانیه (mm2/s) است.
🔹ویسکوزیته دینامیکی یا ویسکوزیته مطلق تعریف دیگر ویسکوزیته است نشان دهنده مقاومت داخلی سیال در برابر جریان به علت اصطکاک بین لایه های داخلی سیال میباشد.
دوباره همان دو لیوان عسل و سس مایونز را تصور کنید که این بار قاشقی در آنها قرار داده شده است. در این شرایط، هم زدن لیوان سس مایونز نسبت به حرکت دادن قاشقی در لیوان عسل کار آسانتری است؛ زیرا سس مایونز مقاومت داخلی کمتری در برابر حرکت قاشق دارد. به عبارت دیگر، سس مایونز نسبت به عسل ویسکوزیته دینامیکی کمتری دارد.
🔸واحد اندازه گیری ویسکوزیته دینامیکی، سانتی پواز (cP) است و هر سانتی پواز برابر با یک میلی پاسکال ثانیه (mPa. s) است
در سیالات دو نوع تعریف برای ویسکوزیته در نظر گرفته میشود.
🔹 اولین مورد به عنوان ویسکوزیته سینماتیک شناخته میشود و مقاومت جریان سیال تحت نیروی گرانش را اندازه گیری میکند.
برای درک بهتر این موضوع دو لیوان را درنظر بگیرید که اولی با سس مایونز و دومی با عسل پر شده است.
زمانی که لیوانها را واژگون میکنید، عسل سریعتر از سس مایونز جریان پیدا میکند و از لیوان خارج میشود زیرا در برابر جریان ناشی از نیروی گرانش مقاومت کمتری دارد. به عبارت دیگر، عسل نسبت به سس مایونز ویسکوزیته سینماتیکی کمتری دارد.
🔸 برای اندازه گیری ویسکوزیته سینماتیکی از واحد سانتی استوک (cSt) استفاده میشود که یک سانتی استوک برابر با یک میلیمتر مربع بر ثانیه (mm2/s) است.
🔹ویسکوزیته دینامیکی یا ویسکوزیته مطلق تعریف دیگر ویسکوزیته است نشان دهنده مقاومت داخلی سیال در برابر جریان به علت اصطکاک بین لایه های داخلی سیال میباشد.
دوباره همان دو لیوان عسل و سس مایونز را تصور کنید که این بار قاشقی در آنها قرار داده شده است. در این شرایط، هم زدن لیوان سس مایونز نسبت به حرکت دادن قاشقی در لیوان عسل کار آسانتری است؛ زیرا سس مایونز مقاومت داخلی کمتری در برابر حرکت قاشق دارد. به عبارت دیگر، سس مایونز نسبت به عسل ویسکوزیته دینامیکی کمتری دارد.
🔸واحد اندازه گیری ویسکوزیته دینامیکی، سانتی پواز (cP) است و هر سانتی پواز برابر با یک میلی پاسکال ثانیه (mPa. s) است
👍9
🔷مراحل طراحی هیدرولیکی برجهای سینی دار:
مرحله 1. محاسبه حداکثر و حداقل دبی فاز مایع و بخار، نسبت turn down ratio فازها
مرحله 2. جمع آوری و تخمین خصوصیات فیزیکی
مرحله 3 . تعیین فاصله بین سینی ها
مرحله 4. تخمین قطر برج
مرحله 5 .مشخص کردن تعداد pass ها و انتخاب الگوی جریان روی سینی
مرحله 6 .طراحی سینی ها شامل تعین سطح مقطع ها و ارتفاع لبه ها
مرحله 7. بررسی پدیده چکه کردن و یا ریزش مایع از سوراخ ها (weeping)
مرحله 8. بررسی افت فشار بخار
مرحله 9. ارتفاع مایع و زمان توقف مایع درون ناودانی
مرحله 10.تصمیم گیری در مورد جزئیات سینی
مرحله11. محاسبه درصد طغیان و مقایسه با مقدار در نظر گرفته شده
مرحله 1. محاسبه حداکثر و حداقل دبی فاز مایع و بخار، نسبت turn down ratio فازها
مرحله 2. جمع آوری و تخمین خصوصیات فیزیکی
مرحله 3 . تعیین فاصله بین سینی ها
مرحله 4. تخمین قطر برج
مرحله 5 .مشخص کردن تعداد pass ها و انتخاب الگوی جریان روی سینی
مرحله 6 .طراحی سینی ها شامل تعین سطح مقطع ها و ارتفاع لبه ها
مرحله 7. بررسی پدیده چکه کردن و یا ریزش مایع از سوراخ ها (weeping)
مرحله 8. بررسی افت فشار بخار
مرحله 9. ارتفاع مایع و زمان توقف مایع درون ناودانی
مرحله 10.تصمیم گیری در مورد جزئیات سینی
مرحله11. محاسبه درصد طغیان و مقایسه با مقدار در نظر گرفته شده
👤 @farshadgolshan
✍ شرحی بر تله بخارها (steam trap):
#Thermostatic_Traps
ما steam trap ها را نصب میکنیم تا از فرار بخار جلوگیری کنیم و به اصطلاح بخار را trap کنیم تا انرژی بخار صرف فرایند مورد نظر ما بشود و تنها چیزی که از سیستم خارج شود، آب کندانس باشد. اما در عمل، خروج کندانس میتواند همراه با کمی بخار باشد (flash steam). نوع thermostatic سعی میکند در خروج کندانس کمی تاخیر ایجاد کند تا گرمای بخار مصرف شود و بعد از حصول اطمینان ازبه اندازه کافی سرد شدن و عدم وجود flash steam، کندانس سرد را از سیستم خارج کند. پس کندانس خروجی در یک دمای ثابت اما پایین تر از دمای بخار خارج خواهد شد که این دما حتما" زیر دمای اشباع هست. فرض کنید برای خط بخار 40 پاوندی، از این نوع trap نصب کنیم. دمای اشباع 287 درجه فارنهایت است و دمای کندانس خروجی بسته به نیاز ما پایین تر ازاین دما خواهد بود. سه نوع متداول از این نوع trap رو بررسی میکنیم.
✍ شرحی بر تله بخارها (steam trap):
#Thermostatic_Traps
ما steam trap ها را نصب میکنیم تا از فرار بخار جلوگیری کنیم و به اصطلاح بخار را trap کنیم تا انرژی بخار صرف فرایند مورد نظر ما بشود و تنها چیزی که از سیستم خارج شود، آب کندانس باشد. اما در عمل، خروج کندانس میتواند همراه با کمی بخار باشد (flash steam). نوع thermostatic سعی میکند در خروج کندانس کمی تاخیر ایجاد کند تا گرمای بخار مصرف شود و بعد از حصول اطمینان ازبه اندازه کافی سرد شدن و عدم وجود flash steam، کندانس سرد را از سیستم خارج کند. پس کندانس خروجی در یک دمای ثابت اما پایین تر از دمای بخار خارج خواهد شد که این دما حتما" زیر دمای اشباع هست. فرض کنید برای خط بخار 40 پاوندی، از این نوع trap نصب کنیم. دمای اشباع 287 درجه فارنهایت است و دمای کندانس خروجی بسته به نیاز ما پایین تر ازاین دما خواهد بود. سه نوع متداول از این نوع trap رو بررسی میکنیم.
👍1
#Balanced_Pressure_Bellows_Type:
درون بدنه steam trap یک کپسولی وجود دارد که معمولا" برای انتقال حرارت بهتر و نیز توانایی در انقباض و انبساط در اثر سرد و گرم شدن ، به صورت bellows ساخته میشود و جنس آن از مس، برنز و چدن و فولاد و ... میتواند باشد. چون فلزات دارای ضرایب هدایت حرارتی متفاوت هستند، پس انتخاب جنس فلز این کپسول میتواند در عملکرد trap موثر باشد. درون کپسول معمولا" مخلوطی از آب و الکل ریخته میشود. مکانیسم عملکرد این نوع trap در اختلاف دمای بخار saturate و دمای جوش مخلوط درون کپسول است. در ابتدای راه اندازی، کپسول و محتویات درون آن سرد هستند، کپسول با ساختار bellows مانند منقبض است.در خارج از فضای این کپسول و درست در زیر آن یک سوراخ تعبیه میشود جهت خروج کندانس. کپسول یک زائده ای دارد که همان valve نامیده میشود. وقتی که کپسول منقبض شده است، مسیر سوراخ باز است. پس این نوع trap توانایی خوبی در هواگیری و خروج گازهای non-condensable در راه اندازی دارد چرا که مسیر خروجی آن از همان ابتدا باز است. با ورود کندانس و بخار گرم، محتویات درون کپسول گرم شده و تبخیر میشوند. گرم شدن و نیز افزایش فشار بخار در درون کپسول، سبب انبساط بدنه کپسول شده و این افزایش حجم به تدریج مسیر خروجی رو میبندد. بعد از تبادل حرارت به میزان مورد نیاز و سرد شدن کندانس به دمایی پایین تر از دمای اشباع، کپسول مجدد منقبض شده و مسیر خروجی باز میشود. این چرخه دایم تکرار میشود.
ایراد مهم این نوع trap این هست که همه انواع آن دارای مقداری برگشت کندانس هستند، چون باید صبر کرد تا دمای کندانس به میزان که لازم است زیر دمای saturation افت پیدا کند. این برگشت کندانس میتواند باعث کاهش انتقال حرارت بشود. لذا در استفاده از این نوع trap، برگشت کندانس را باید مد نظر قرار داد.
مورد بعد امکان یخ زدن trap هست در مواردی که trap رو در فضای بیرون بکار میبریم و مسیر کندانس خروجی بعد از خروج از trap به سمت بالا است. تجمع کندانس سرد در خروجی در هوای خیلی سرد، میتواند باعث یخ زدن کندانس و از کار افتادن trap شود.
نحوه عملکرد آن در عکس و فیلم های زیر مشخص است.
درون بدنه steam trap یک کپسولی وجود دارد که معمولا" برای انتقال حرارت بهتر و نیز توانایی در انقباض و انبساط در اثر سرد و گرم شدن ، به صورت bellows ساخته میشود و جنس آن از مس، برنز و چدن و فولاد و ... میتواند باشد. چون فلزات دارای ضرایب هدایت حرارتی متفاوت هستند، پس انتخاب جنس فلز این کپسول میتواند در عملکرد trap موثر باشد. درون کپسول معمولا" مخلوطی از آب و الکل ریخته میشود. مکانیسم عملکرد این نوع trap در اختلاف دمای بخار saturate و دمای جوش مخلوط درون کپسول است. در ابتدای راه اندازی، کپسول و محتویات درون آن سرد هستند، کپسول با ساختار bellows مانند منقبض است.در خارج از فضای این کپسول و درست در زیر آن یک سوراخ تعبیه میشود جهت خروج کندانس. کپسول یک زائده ای دارد که همان valve نامیده میشود. وقتی که کپسول منقبض شده است، مسیر سوراخ باز است. پس این نوع trap توانایی خوبی در هواگیری و خروج گازهای non-condensable در راه اندازی دارد چرا که مسیر خروجی آن از همان ابتدا باز است. با ورود کندانس و بخار گرم، محتویات درون کپسول گرم شده و تبخیر میشوند. گرم شدن و نیز افزایش فشار بخار در درون کپسول، سبب انبساط بدنه کپسول شده و این افزایش حجم به تدریج مسیر خروجی رو میبندد. بعد از تبادل حرارت به میزان مورد نیاز و سرد شدن کندانس به دمایی پایین تر از دمای اشباع، کپسول مجدد منقبض شده و مسیر خروجی باز میشود. این چرخه دایم تکرار میشود.
ایراد مهم این نوع trap این هست که همه انواع آن دارای مقداری برگشت کندانس هستند، چون باید صبر کرد تا دمای کندانس به میزان که لازم است زیر دمای saturation افت پیدا کند. این برگشت کندانس میتواند باعث کاهش انتقال حرارت بشود. لذا در استفاده از این نوع trap، برگشت کندانس را باید مد نظر قرار داد.
مورد بعد امکان یخ زدن trap هست در مواردی که trap رو در فضای بیرون بکار میبریم و مسیر کندانس خروجی بعد از خروج از trap به سمت بالا است. تجمع کندانس سرد در خروجی در هوای خیلی سرد، میتواند باعث یخ زدن کندانس و از کار افتادن trap شود.
نحوه عملکرد آن در عکس و فیلم های زیر مشخص است.