압축가스 용기 소요 배출량 계산 사례

고압가스 설비 등의 토출측의 막힘, 액체의 열팽창, 압력조절실패, 이상반응, 밸브의 막힘 등으로 인한 압력상승이 설계압력을 초과 할 우려가 있는 경우 안전밸브 등을 설치해야 한다.

여러 과압발생 원인 중 압축가스의 고압가스설비 등에 대한 소요 분출량에 대해 고압법의 KGS Code에서 제시한 식에 대해 배출용량 계산 사례를 공유하고자 한다.

 

 

 

압축가스 용기 소요 배출량 계산 사례 

 

1. 대상 설비 및 안전밸브 연결 배관 사양

 

  ● 보호기기 : N2 저장 용기

  ● 안전밸브 인입 배관 : 

      - Lined Pipe ID : 20A (20 ㎜)

  ● 설정 압력(Ps) : 5.5 ㎏/㎠ G 

  ● 운전 온도(T) : 23 ℃ (296 K)

 

2. 대상 물질(가스)

 

  ●  질소(N2)

   ▶ Mw=28.01 g/mol(kg/kmol)=0.028 kg/mol

 

 

3. 소요 분출량 계산(KGS Code)

 

다른 압력원으로부터 유체를 도입하도록 지정된 압력용기는 최대도입량을 분출량으로 한다.

다만, 최대 도입량 측정이 곤란한 경우는 압축가스 고압가스 설비 분출량 계산식을 사용하는데

이는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

 

https://sec-9070.tistory.com/738

고압가스 관련 과압안전장치

 

W = 0.28Vρd^2

여기에서

W : 시간당 소요분출량(㎏/h)

V : 도입관내의 압축가스 유속(m/sec)

ρ: 안전장치의 입구측에서의 가스밀도(㎏/㎥)

d : 도입관의 내경(㎝)

 

< 계산 내용 >

V = 15 m/s

● 유속 측정이 곤란한 경우 기체 : 15 m/s

● 유속 측정이 곤란한 경우 증기 : 30 m/s

ρ = 7.313 ㎏/㎥

● ρ = P*M/(R*T) = (1.033+5.5)*0.97*28.01/(0.082*296) = 7.313 g/L

● R = 0.082 atm•L/mol•K

d = 2 ㎝

 

< 계산 결과 >

■ W : 0.28*15*7.313 *2^2 = 122.8 kg/h

 

 

4. 검토 내용

 

따라서 안전밸브 설계를 위한 배출용량을 122.8 kg/h 로 하여 이 이상을 cover하기 위한 정격용량의 안전밸브를 선정하면 된다.