Kelompok 9 Bab 10

Keselamatan, Kesehatan Kerja, dan LingkunganBAB 10Pengukuran Relief

Disusun Oleh:Pipit Aditia Listiyani (03111403020)Joshua E Langitan (03111403022)Atira Piranti Larasati (03111403023)

TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA2012/2013Pengukuran ReliefPerhitungan pengukuran relief yang dilakukan untuk menentukan daerah ventilasi dari perangkat relief.Prosedur bantuan perhitungan sizing melibatkan, pertama, menggunakan model sumber yang tepat untuk menentukan laju pelepasan material melalui perangkat bantuan (lihat bab 4) dan, kedua,menggunakan persamaan yang tepat berdasarkan prinsip hidrodinamik dasar untuk menentukan perangkat bantuan ventilasi daerah.Ventilasi bantuan perhitungan daerah tergantung pada jenis aliran (cair, uap, atau dua-fase) dan jenis perangkat lega (musim semi atau pecah disc).Dalam bab 8 kita. Menunjukkan bahwa untuk cairan dan dua-tahap tanggap darurat, proses menghilangkan dimulai pada tekanan lega set dengan tekanan normal terus meningkat melewati tekanan set (lihat kurva B pada Gambar 8-2). Ini overpressures sering melebihi tekanan yang ditetapkan oleh 25% atau lebih.Sebuah perangkat bantuan yang dirancang untuk mempertahankan tekanan pada tekanan yang ditetapkan bisa memerlukan berlebihan Daerah lubang besar. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 10-1, daerah ventilasi bantuan berkurang secara substansial sebagai overpressure yang meningkat. Ini adalah salah satu contoh yang menggambarkan hal ini hasil yang khas. Daerah yang optimal ventilasi untuk bantuan tertentu tergantung pada aplikasi tertentu. Spesifikasi overpressure merupakan bagian dari desain lega. Biasanya, perangkat bantuan yang ditentukan untuk overpressures dari 10% menjadi 25%,tergantung pada persyaratan dari peralatan yang dilindungi dan jenis bahan lega.Spring perangkat bantuan membutuhkan 25-30% dari kapasitas aliran maksimum untuk menjaga katup duduk dalam posisi terbuka.Rendah arus menghasilkan "berceloteh," disebabkan oleh pembukaan dan penutupan yang cepat dari disk katup. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan perangkat bantuan dan situasi berbahaya.Perangkat lega dengan luas yang terlalu besar untuk obrolan aliran mungkin diperlukan. Untuk alasan ini relief harus dirancang dengan luas ventilasi yang tepat, tidak terlalu kecil atau terlalu besar.Data eksperimen pada kondisi yang sebenarnya bantuan yang direkomendasikan untuk ukuran ventilasi bantuan untuk skenario reaksi melarikan diri. Seperti biasa, spesifikasi teknis produsen 'digunakan untuk pemilihan, pembelian, dan instalasi.

Gambar 10-1 kawasan ventilasi Diperlukan sebagai fungsi overpressure selama dua-fase aliran. Daerah ventilasi menurun lumayan dengan meningkatnya overpressure. Data dari JC Leung, "Sederhana Vent Persamaan Sizing untuk Persyaratan Bantuan Darurat di Reaktor dan Kapal Storage," AlCHE Jurnal (1 986), 32 (10).Dalam bab ini kami menyajikan metode untuk menghitung daerah perangkat bantuan ventilasi untuk berikut konfigurasi: konvensional semi-dioperasikan bantuan dalam pelayanan cair atau uap-gas pecah cakram dalam pelayanan cair atau uap-gas, dua-fase aliran selama lega reaksi melarikan diri, relief untuk ledakan debu dan uap relief untuk kebakaran eksternal untuk pembuluh proses, dan relief untuk ekspansi termal cairan fluida

10-1 Konvensional Spring-Dioperasikan Dengan BantuanLarutan Cair

Arus melalui musim semi-jenis relief yang diperkirakan sebagai mengalir melalui sebuah lubang.Persamaan mewakili aliran ini berasal dari keseimbangan energi mekanik (Persamaan 4-1). Hasilnya adalah mirip dengan Persamaan 4-6, kecuali bahwa tekanan diwakili oleh perbedaan tekanan di relief semi:

(10-1)

Dimana U adalah kecepatan cairan melalui bantuan semi,Co adalah koefisien debit, P adalah penurunan tekanan di relief, dan adalah densitas cairan.

Aliran volumetrik Q, cairan adalah produk dari kali kecepatan daerah, atau; A. Mengganti Persamaan 10-1 dan memecahkan untuk daerah ventilasi A lega, kita memperoleh(10-2)Persamaan bekerja dengan unit tetap berasal dari Persamaan 10-2 oleh (1) menggantikan kepadatan dengan berat jenis (/ref) dan (2) membuat substitusi yang tepat untuk unit konversi. Hasilnya adalah (10-3)DimanaA adalah luas lega dihitung (in2),Qv adalah aliran volumetrik melalui relief (gpm),Co adalah koefisien debit (unitless)(/ref) adalah berat jenis cairan (unitless), danP adalah penurunan tekanan yang melintas relief spring (lbf/in2).

Pada kenyataannya, mengalir melalui bantuan semi-jenis berbeda dari arus melalui suatu lubang. Sebagai meningkatkan tekanan, musim semi bantuan dikompresi, meningkatkan debit daerah dan meningkatkan aliran. Sebuah lubang yang benar memiliki wilayah yang tetap. Juga, Persamaan 10-3 tidak mempertimbangkan viskositas dari cairan. Proses cairan Banyak viskositas tinggi. Daerah ventilasi lega harus meningkatkan sebagai viskositas fluida meningkat. Akhirnya, Persamaan 10-3 tidak mempertimbangkan kasus khusus dari balancedbellows-ketik lega.Persamaan 10-3 telah dimodifikasi oleh American Petroleum Institute untuk memasukkan koreksi untuk situasi di atas. Hasilnya1 adalah

1API RP 520, Recommended Practice for the Sizing, Selection, and Installation of Pressure Relieving Systems in Refineries, 6th ed. (Washington, DC: American Petroleum Institute, 1993).

DimanaA adalah luas lega dihitung (in2), Qv, adalah aliran volumetrik melalui relief (gpm),Co adalah koefisien debit (unitless),Kv adalah koreksi viskositas (unitless),Kp adalah koreksi overpressure (unitless),Kb adalah koreksi backpressure (unitless),(/ref) adalah berat jenis cairan (unitless),Ps adalah himpunan pengukur tekanan (lbf/in2), danPb adalah backpressure pengukur (lbf/in2)

Perhatikan bahwa istilah AP dalam Persamaan 10-3 telah digantikan oleh istilah yang melibatkan perbedaan antara tekanan set dan backpressure tersebut. Persamaan 10-4 tampaknya menganggap tekanan maksimum sebesar 1,25 kali tekanan set. Discharge pada tekanan maksimum lainnya dicatat untuk di K overpressure koreksi jangka Kb.Co adalah koefisien debit. Pedoman khusus untuk pemilihan nilai yang sesuai diberikan dalam pasal 4, pasal 4-2. Jika nilai ini tidak pasti, nilai konservatif 0,61 digunakan untuk memaksimalkan luas ventilasi lega.The Kv koreksi viskositas, mengoreksi untuk kerugian gesekan tambahan yang dihasilkan dari aliran tinggi viskositas bahan melalui katup. Koreksi ini diberikan pada Gambar 10-2. yang dibutuhkan lega kawasan ventilasi menjadi lebih besar sebagai viskositas meningkat cair (lebih rendah Reynolds angka).Karena jumlah Reynolds diperlukan untuk menentukan koreksi viskositas dan karena daerah ventilasi diperlukan untuk menghitung jumlah Reynolds, prosedur ini berulang. bagi sebagian besar relief nomor Reynolds lebih besar dari 5000 dan koreksi sudah dekat 1. asumsi ini sering digunakan sebagai perkiraan awal untuk memulai perhitungan.Darby dan Molavi2 mengembangkan sebuah persamaan untuk mewakili faktor koreksi viskositas ditunjukkan pada Gambar 10-2. Persamaan ini hanya berlaku untuk bilangan Reynolds lebih besar dari 100:(10-5)DimanaKv adalah koreksi viskositas faktor (unitless) dan Re adalah bilangan Reynolds (unitless).

Kp koreksi overpressure termasuk efek dari tekanan debit lebih besar dari mengatur tekanan. Koreksi ini diberikan pada Gambar 10-3.The Kp koreksi overpressure adalah fungsi dari overpressure ditentukan untuk desain.Sebagai overpressure ditentukan menjadi lebih kecil,2R. Darby and K. Molavi, "Viscosity Correction Factor for Safety Relief Valves," Process Safety Progress (1997), 16 (2).

Gambar 10-2 Viskositas Kv faktor koreksi, untuk relief konvensional dalam pelayanan cair. Sumber: API RP 520, Praktek Direkomendasikan untuk Sizing, Seleksi,dan lnstallation Tekanan-penghilang Sistem di Refineries, 6th ed. (1 993), hlm. 35. Digunakan dengan izin dari American Petroleum Institute, Washington, DC.

Gambar 10-3 koreksi overpressure Kp untuk semi-dioperasikan relief dalam pelayanan cair. Sumber: API RP 520, Praktek Direkomendasikan untuk Sizing, Seleksi, dan Pemasangan Sistem Tekanan Menghilangkan di Refineries, 6th ed. (1993), hlm. 37. Digunakan dengan izin dari American Petroleum Institute, Washington, DC.

Gambar 10-4 backpressure koreksi Kb untuk overpressure 25% pada seimbang bellow-relief dilayanan cair. Sumber: API RP 520, Praktek Direkomendasikan untuk Sizing,Seleksi, dan Instalasi Sistem Tekanan penghilang di Refineries, 6th ed. (1 993), hlm. 35. Digunakan dengan izin dari American Petroleum Institute, Washington, DC.Nilai koreksi menurun, sehingga di daerah yang lebih besar lega. Desain menggabungkan kurang dari Overpressure 10% tidak dianjurkan. Koreksi overpressure kurva faktor ditunjukkan pada Gambar 9-3 menunjukkan bahwa sampai dengan 25% overpressure, kapasitas perangkat bantuan dipengaruhi dengan luas debit berubah sebagai lift valve, perubahan debit orifice Koefisien, dan perubahan tekanan berlebih. Di atas 25% kapasitas katup dipengaruhi hanya oleh perubahan overpressure karena daerah debit katup konstan dan berperilaku sebagai benar lubang. Katup beroperasi pada overpressures rendah cenderung obrolan, sehingga overpressures kurang dari 10% harus dihindari.Kb koreksi backpressure hanya digunakan untuk seimbang bellow-tipe relief musim semi dan diberikan pada Gambar 9-4. Koreksi ini mengkompensasi adanya tekanan balik di bagian belakang dari disk bantuan ventilasi.

Contoh 10-1Sebuah pompa perpindahan positif pompa air pada 200 gpm pada tekanan 200 psig. Karena deadheaded pompa mudah rusak, menghitung area yang dibutuhkan untuk meringankan pompa, dengan asumsi tekanan balik dari 20 psig dan (a) tekanan yg berlebihan 10% dan (b)tekanan yg berlebihan 25%.Penyelesaian:a. Tekanan set adalah 200 psig. Tekanan kembali ditetapkan sebagai 20 psig dan overpressure adalah 10% dari tekanan set, atau 20 psig.The Co Koefisien debit tidak ditentukan. Namun, untuk perkiraan konservatifnilai 0,61 digunakan.Jumlah bahan lega adalah total aliran air, maka Qv = 200 gpm.Nomor Reynolds melalui perangkat bantuan tidak diketahui. Namun, pada 200gpm nomor Reynolds diasumsikan lebih besar dari 5000. Dengan demikian koreksi viskositas,dari Gambar 10-2, Kv = 1,0.Kp koreksi overpressure diberikan pada Gambar 10-3. Karena persentase overpressure adalah% lo, dari Gambar 9-3, Kp = 0,6.Koreksi backpressure tidak diperlukan karena ini bukan yang seimbang-bellow spring lega. Jadi Kb = 1,0.Angka-angka yang diganti langsung ke Persamaan 10-4:

b. Untuk kelebihan tekanan 25% , Kp = 1,0 (Gambar 10-3), dan

Seperti yang diharapkan, daerah ventilasi lega semakin menurun dengan meningkatnya overpressure.Produsen tidak menyediakan perangkat bantuan ke 0,01 terdekat masuk demikian pilihan harus dilakukan tergantung pada ukuran perangkat bantuan yang tersedia secara komersial. Yang terbesar berikutnya yang tersedia Ukuran biasanya dipilih. Untuk semua perangkat bantuan spesifikasi teknis produsen harus diperiksa sebelum pemilihan dan instalasi.10-2 Konvensional Spring-Dioperasikan Bantuan di Vapor atau Gas LayananUntuk pembuangan uap terbanyak melalui relief spring aliran sangat penting. Namun, hilir Tekanan harus diperiksa untuk memastikan bahwa itu adalah kurang dari tekanan tersedak dihitung dengan menggunakan Persamaan 4-49. Jadi untuk Persamaan gas ideal 4-50 berlaku: (4-50)Dimana(Qm)choked adalah debit aliran massa,Co adalah koefisien debit,A adalah luas dari debit,P adalah tekanan hulu mutlak, adalah kapasitas panas rasio untuk gas,gc adalah konstanta gravitasi,M adalah berat molekul gas,Rg adalah konstanta gas ideal, danT adalah temperatur mutlak debit.Persamaan 4-50 diselesaikan untuk area ventilasi lega diberi aliran massa tingkat tertentu Qm:(10-6)Persamaan 10-6 disederhanakan dengan mendefinisikan fungsi X:(10-7)Kemudian ventilasi wilayah bantuan yang diperlukan untuk gas ideal dihitung dengan menggunakan bentuk sederhana.Persamaan 10-6:(10-8)Untuk gas nonideal dan nyata Persamaan ventilasi 10-8 dimodifikasi oleh (1) termasuk kompresibilitas yang Faktor z untuk mewakili gas nonideal dan (2), termasuk Kb backpressure koreksi.Hasilnya adalah(10-9)

DimanaA adalah luas dari ventilasi lega,Qm adalah aliran debit,Co adalah koefisien debit efektif, biasanya 0.975 (unitless),Kb adalah koreksi backpressure (unitless),P adalah tekanan debit maksimum absolut,T adalah temperatur absolut,z adalah faktor kompresibilitas (unitless), danM adalah berat molekul rata-rata bahan debit

Konstanta x diwakili oleh Persamaan 9-7.Hal ini mudah dihitung menggunakan berikut fixed-unit ekspresi:

(10-10)

Jika Persamaan 10-9 digunakan, Persamaan 10-9 harus memiliki unit tetap berikut: Qm di lbm/jam, P di psia, T di OR, dan M di lbm/lb-mol. The dihitung daerah adalah dalam in2.Kb adalah koreksi backpressure dan tergantung pada jenis bantuan yang digunakan. Nilai yang diberikan pada Gambar 10-5 untuk relief semi konvensional dan pada Gambar 9-6 untuk seimbang bellow-relief.Tekanan yang digunakan dalam Persamaan 10-9 adalah tekanan menghilangkan maksimum absolut. Hal ini diberikan untuk kasus fixed-unit denganP = Pmax+ 14.7(10-11)dimana Pmax adalah pengukur tekanan maksimum dalam psig. Untuk relief uap pedoman berikut dianjurkan 3:

Untuk aliran uap yang tidak tersedak oleh aliran sonic daerah ditentukan dengan menggunakan Persamaan 4-48. Tekanan hilir Pis sekarang diperlukan, dan Co Koefisien debit, harus diestimasi.Tekanan API Code4 Vessel menyediakan persamaan kerja yang setara dengan Persamaan 4-48.

Gambar109-6 backpressure Kb koreksi, untuk seimbang bellow-relief di uap atau layanan gas.Sumber: API RP 520, Praktek Direkomendasikan untuk Sizing, Seleksi, dan Pemasangan Tekanan Menghilangkan Sistem di Refineries, 6th ed. (1993), hlm. 29. Digunakan dengan izin dari American Petroleum Institute, Washington, DC.3ASME Boiler and Pressure Vessel Code (New York: American Society of Mechanical Engineers, 1998)4API RP 520. Recommended Practice

Contoh 10-2Sebuah regulator nitrogen gagal dan memungkinkan nitrogen untuk memasukkan reaktor melalui jalur 6-in-diameter. Itu sumber nitrogen berada pada 70 F dan 150 psig. Relief reaktor diatur pada 50 psig. Tentukan diameter yang seimbang-bellow semi-jenis bantuan uap yang diperlukan untuk melindungi reaktor dari kejadian ini.Asumsikan backpressure bantuan dari 20 psigPenyelesaian:Sumber nitrogen pada 150 psig. Jika regulator gagal, nitrogen akan membanjiri reaktor, meningkat tekanan ke titik di mana kapal akan gagal. Sebuah ventilasi lega harus diinstal untuk melampiaskan nitrogen secepat itu dipasok melalui jalur 6-in. Karena tidak ada informasi lain pada sistem perpipaan disediakan, aliran dari pipa awalnya diasumsikan diwakili oleh aliran kritis melalui suatu lubang. Persamaan 4-50 menjelaskan hal ini:

Pertama, bagaimanapun, tekanan tertekan di seluruh pipa harus ditentukan untuk memastikan aliran kritis.untuk gas diatomik tekanan tersedak diberikan sebagai (lihat bab 4) Pchoked= 0.528P = (0.528)(150 + 14.7) = 87.0 psia.Dalam tekanan lega maksimum dalam reaktor selama ventilasi bantuan adalah,dari Persamaan 9-12, Pmax = l.l Ps = (1.1)(50 psig) = 55.0 psig = 69.7 psia.Ini adalah overpressure 10%. Dengan demikian tekanan dalam reaktor kurang dari tekanan tersedak, dan aliran dari garis 6-in akan menjadi penting. Jumlah yang dibutuhkan untuk Persamaan 4-50 adalah

Mengganti ke Persamaan 4-50,kita dapat memperoleh

Luas ventilasi lega dihitung dengan menggunakan Persamaan 10-9 dan 10-10 dengan koreksi backpressure Kb ditentukan dari Gambar 10-6.Backpressure adalah 20 psig. Demikian

Dari Gambar 10-6, Kb = 0,86 untuk overpressure dari 10%. Koefisien debit efektif diasumsikan menjadi 0.975. Kompresibilitas gas faktor z adalah sekitar 1 di tekanan ini.tekanan P adalah tekanan absolut maksimum. Jadi P = 69,7 psia. X konstan dihitung dari Persamaan 10-10:

Daerah ventilasi yang diperlukan dihitung dengan menggunakan Persamaan 10-9:

Diameter lubang yang dibutuhkan adalah

Produsen menyediakan perangkat bantuan hanya pada ukuran yang nyaman. Diameter terbesar berikutnya yang terdekat dengan yang diperlukan dipilih. Ini kemungkinan akan menjadi 10 dalam (10,125 in).10-3 Relief Disc Pecahnya di Layanan CairUntuk relief cairan melalui cakram pecah tanpa panjang signifikan hilir pipa aliran diwakili oleh Persamaan 9-2 atau dengan Persamaan 9-3 untuk aliran melalui lubang tajam. Disarankan untuk tidak diperiksa. (10-3)Persamaan 10-2 dan 10-3 berlaku untuk cakram pecah pemakaian langsung ke atmosfer.Untuk disk pecah pemakaian ke dalam sistem bantuan (yang mungkin termasuk drum KO, scrubber,atau flare), disc pecah dianggap sebagai pembatasan aliran, dan mengalir melalui seluruh sistem pipa harus dipertimbangkan. Perhitungan dilakukan identik dengan aliran pipa biasa (Lihat bab 4). Perhitungan untuk menentukan daerah disk pecah adalah iteratif untuk kasus ini. Isaacs direkomendasikan asumsi bahwa disk pecah setara dengan 50 diameter pipa didalam perhitungan.10-4 Pecahnya Relief Disc di Vapor atau GasAliran uap melalui cakram pecah dijelaskan menggunakan persamaan orifice mirip dengan Persamaan 10-9 tapi tanpa faktor koreksi tambahan. Hasilnya adalah (10-13)Persamaan 10-13 mengasumsikan Co debit koefisien 1,0.Jika backpressures cukup ada dari sistem bantuan hilir, prosedur yang sama dengan prosedur yang digunakan untuk relief cairan melalui cakram pecah diperlukan. Prosedur ini berulang.Contoh 10-3Tentukan diameter disc pecah diperlukan untuk meringankan pompa Contoh 9-1, bagian a.Penyelesaian:Penurunan tekanan di disc pecah adalah AP = Pmax - Pb = 220 psig - 20 psig = 200 psig.Berat jenis air (p/pref )adalah 1,0. Sebuah koefisien debit konservatif 0,61 diasumsikan. Mengganti ke Persamaan 10-3, kita memperoleh :

5Marx Issacs, "Pressure Relief Systems," Chemical Engineering (Feb. 22,1971), p. 113.Diameter ventilasi bantuan adalah

Hal ini sebanding dengan daerah semi bantuan ventilasi dari 1,10 inContoh10-4Hitung disc pecah diameter lubang yang diperlukan untuk meringankan proses Contoh 10-2PenyeselesaianSolusinya disediakan oleh Persamaan 10-9. Solusinya adalah identik dengan Contoh 10-2, dengan pengecualian dari penghapusan Kb faktor koreksi. Daerah ini karena

Diameter disc pecah adalah

Hal ini sebanding dengan diameter bantuan musim semi 9,32 in10-5 Dua-Tahap Arus selama Reaksi Relief BerjalanKetika reaksi pelarian terjadi dalam bejana reaktor, dua-fase aliran harus diharapkanselama proses lega. Paket ventilasi sizing (VSP) laboratorium aparat dijelaskan dalamBab 8 menyediakan suhu yang sangat dibutuhkan dan data kenaikan tekanan untuk bantuan daerah sizingGambar 9-7 menunjukkan jenis yang paling umum dari sistem reaktor, yangdisebut reaktor panas. Itu disebut "panas" karena reaktor mengandung cairan volatil yang menguap atau berkedip selama proses menghilangkan. Penguapan ini menghilangkan energi dengan cara panas penguapan dan tingkat kenaikan suhu yang dihasilkan dari reaksi eksotermik.Reaktor pelarian diperlakukan sebagai sepenuhnya adiabatik. Istilah energi meliputi (1) energi akumulasi akibat panas yang masuk akal dari cairan reaktor sebagai akibat dari peningkatan yang karena overpressure suhu dan (2) penghapusan energi yang dihasilkan dari penguapan yang cairan dalam reaktor dan debit selanjutnya melalui ventilasi legaLangkah pertama dalam perhitungan bantuan sizing untuk dua-fase ventilasi adalah untuk menentukan massa fluks melalui relief tersebut. Hal ini dihitung dengan menggunakan Persamaan 4-104, yang mewakili tersendat dua-fase mengalir melalui lubang:

Gambar 10-7 Sebuah sistem reaksi marah menunjukkan istilah energi penting. Kerugian panas melalui dinding reaktor diasumsikan diabaikan.di mana,untuk kasus ini,Qm adalah aliran massa melalui relief,AH, adalah panas penguapan cairan,A adalah luas dari lubang,Vfg adalah perubahan volume spesifik cairan berkedip,Cp adalah kapasitas panas dari cairan, danTs adalah suhu saturasi mutlak fluida pada tekanan yang ditetapkan.

Massa fluks GT diberikan oleh(10-14)Persamaan 10-14 berlaku untuk dua-tahap bantuan melalui sebuah lubang. Untuk dua-fase mengalir melalui pipa yang keseluruhan berdimensi debit koefisien diterapkan. Persamaan 10-14 adalah keseimbangan yang disebut Tingkat model (ERM) untuk berkualitas rendah tersedak flow.6 Leung7 menunjukkan bahwa Persamaan 10-14 harus dikalikan dengan faktor 0,9 untuk membawa nilai sesuai dengan keseimbangan model

6H. K. Fauske, "Flashing Flows or: Some Practical Guidelines for Emergency Releases," Plant Operations Progress (July 1985), 4(3).7J. C. Leung, "Simplified Vent Sizing Equations for Emergency Relief Requirements in Reactors and Storage Vessels," AICHE Journal (1986), 32(10): 1622

Kesetimbangan homogen (HEM). hasilnya harus berlaku umum untuk ventilasi homogen reaktor (kualitas rendah, tidak terbatas pada kondisi inlet hanya cair): (10-15)nilai untuk diberikan pada Gambar 10-8. untuk pipa dengan panjang 0, = 1. Dengan meningkatnya panjang pipa, nilai menurun. Ekspresi agak lebih nyaman diperoleh dengan rearrangingequation 4-103 untuk menghasilkan (10-16)dan menggantikannya ke dalam persamaan 10-15, kita memperoleh (10-17)derivatif yang tepat didekati dengan turunan hingga-perbedaan untuk menghasilkan (10-18)

Gambar10-8 Faktor koreksi mengoreksi dua-fase berkedip mengalir melalui pipa. Data dari JC Leung dan MA Grolmes, "pembuangan dua-fase berkedip aliran dalam saluran horisontal," AlChE Journal (1987), 33 (3): 524-527.dimana P adalah kelebihan tekanan T adalah kenaikan suhu yang sesuai dengan kelebihan tekanan

Daerah ventilasi yang dibutuhkan dihitung dengan memecahkan bentuk practicular dari saldo anergi dinamis. rincian disediakan tempat lain8. hasilnya adalah (10-19)Alternatif bentuk diperoleh dengan applaying persamaan 4-103: (10-20)untuk persamaan 10-19 dan 10-20 variabel tambahan berikut didefinisikan:

mo adalah t massa total yang terkandung dalam bejana reaktor sebelum lega, q adalah laju pelepasan panas eksotermik per satuan massa, V adalah volume kapal, dan CV adalah kapasitas panas cairan pada volume konstan.

Dari kedua persamaan 10-19 dan 10-20 area bantuan didasarkan pada panas total ditambahkan ke sistem (pembilang) dan panas yang dihapus atau diserap (penyebut). istilah pertama dalam penyebut sesuai dengan panas yang bersih dihapus oleh cairan dan uap meninggalkan sistem, istilah yang kedua sesuai dengan panas yang diserap sebagai akibat dari meningkatnya suhu cairan karena tekanan yang berlebihan tersebut.

Masukan panas q dihasilkan dari reaksi eksotermis ditentukan menggunakan informasi kinetik fundamental atau dari VSP Diers (lihat bab 8). untuk data yang diperoleh dengan menggunakan VSP tersebut, eqution tersebut (10-21)diterapkan, di mana turunan dilambangkan oleh disamakan subscript dari tingkat pemanasan pada tekanan yang ditetapkan dan turunan dilambangkan oleh m subscript sesuai dengan kenaikan suhu8 J.C. Leung,Simplifed Vent Sizingpada tekanan perputaran maksimum. kedua derivatif yang ditentukan secara eksperimental menggunakan VSP tersebut.

Persamaan mengasumsikan bahwa1. Buih seragam atau ventilasi kapal homogen terjadi2. Fluks massa GT bervariasi sedikit selama reliet3. Energi reaksi per unit massa q diperlakukan sebagai konstanta4. Sifat fisik CV, HV, dan vfg yang konstan5. Sistem adalah sistem reaktor marah. ini berlaku untuk sistem reaksi yang paling baik.

Unit masalah tertentu ketika menggunakan dua-fase persamaan. yang terbaik adalah prosedur tetap untuk mengkonversi semua unit energi untuk setara mekanik mereka sebelum pemecahan untuk daerah bantuan, terutama ketika unit rekayasa Inggris yang digunakan.Contoh 10-5

Leung melaporkan data huff melibatkan reaktor 3500-gal dengan polimerisasi styrene monomer menjalani adiabatik setelah dipanaskan secara tidak sengaja sampai 70 0 C. kerja tekanan maksimum yang diijinkan (MAWP, kapal adalah 5 bar diberikan data berikut, menentukan diameter bantuan ventilasi diperlukan mengasumsikan tekanan set 4,5 bar dan tekanan maksimal 5,4 bar absolut.

datavolume (v): 3500 gal = 13.16 m3Reaksi massa (mo): 9500 kgSuhu diatur (Ts): 209,4 0 C = 482,5 Kdata dari VSP suhu maksimum (Tm): 219.5 0 C = 492,7 K (dT/dt)s = 29,60C / menit = 0,493 K / s (dT/dt)m= 39,7 0 C / menit = 0,662 K / s

Data fisik properti

Penyelesaianpemanasan q ditentukan menggunakan persamaan 10-21: (10-21).9 J.C. Leung,Simplifed Vent Sizing10 J.E.Huft,Emergancy Venting Requirment,Plant/Operations Progress(1982),1(4):211

Dengan asumsi bahwa CV=CP, kami punyafluks massa diberikan oleh persamaan 10-15. dengan asumsi L / D =0,=1,0Daerah ventilasi bantuan ditentukan dari persamaan 10-19. perubahan suhu (...) = 492,7

Diameter bantuan yang dibutuhkan adalah

Anggap bahwa semua bantuan uap diasumsikan. Ukuran disk fase pecah uap yang diperlukan ditentukan dengan asumsi bahwa semua energi panas yang diserap oleh penguapan cairan. pada suhu yang disetel laju pelepasan kalor q

Aliran uap melalui relief itu kemudian Persamaan 10-6 menyediakan area bantuan yang dibutuhkan. berat molekul stirena adalah 104. berasumsi bahwa = 1,32 dan Co= 1.0. kemudianIni memerlukan perangkat lega dengan diameter 0,176 m, diameter signifikan lebih kecil daripada dua-fase aliran. dengan demikian, jika bantuan itu berukuran asumsi semua bantuan uap, hasilnya akan secara fisik tidak benar dan reaktor akan sangat diuji selama acara pelarian.

Menggunakan metode simplofied nomographFauske mengembangkan pendekatan grafik-driven disederhanakan untuk masalah bantuan dua-fase reaktor. ia menyarankan persamaan berikut untuk menentukan daerah lega: (10-22)

Dimana A adalah luas ventilasi lega, V adalah volume reaktor, adalah densitas reaktan, GT adalah fluks massa melalui relief, dan tv adalah waktu ventilasi.

Persamaan 10-22 itu devoloped oleh boyle dengan mendefinisikan area ventilasi yang diperlukan sebagai ukuran yang akan mengosongkan reaktor sebelum tekanan bisa naik di atas beberapa overpressure diijinkan untuk kapal tertentu.

11. Hans K. Fauske, "A Quick Approach to Reactor Vent Sizing," Plant/Operations Progress (1984),3(3), and "Generalized Vent Sizing Nomogram for Runaway Chemical Reactions," Plant/Operations Progress(1984), 3(4). 12w. J. Boyle Jr., "Sizing Relief Area for Polymerization Reactors," Chemical Engineering Progress (August1967), 63(8): 61.Fluks massa GTdiberikan oleh persamaan 10-15 atau 10-18, dan waktu ventilasi diberikan kurang oleh (10-23)DimanaT adalah kenaikan temperatur sesuai dengan kelebihan tekanan PT adalah temperatur,Cp adalah kapasitas panas, danqs adalah pelepasan energi per satuan massa pada tekanan set sistem lega.

Menggabungkan persamaan 10-22, 10-14, dan 10-23 hasil

(10-24)

Persamaan 10-24 memberikan perkiraan konservatif dari daerah ventilasi yang diperlukan. Dengan mempertimbangkan kasus overpressure mutlak 20%, dengan asumsi kapasitas panas khas cair 2.510 J / kg K untuk bahan organik yang paling, dan dengan asumsi hubungan air jenuh, kita dapat memperoleh persamaan berikut: (10-25)

Sebuah nomograph sederhana dari hasil dapat diplot dan ditunjukkan pada gambar 10-9. Daerah ventilasi yang diperlukan ditentukan hanya dari tingkat pemanasan, tekanan set, dan massa reaktan. Nomographe Fauske berguna untuk melakukan perkiraan cepat dan untuk memeriksa hasil perhitungan yang lebih ketat. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa data yang nomograph tersebut dari angka 10-9 berlaku untuk koefisien debit = 0,5, mewakili debit (L / D) dari 400. Penggunaan nomograph di panjang pipa pembuangan lainnya dan berbeda memerlukan koreksi yang sesuai, seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut.

. 13J. C. Leung and H. K. Fauske, "Runaway System Characterization and Vent Sizing Based on DIERSMethodology," Plant/Operations Progress (April 1987), 6(2). 14H. G. Fisher and J. C. Leung, personal communication, January 1989.

Gambar 10-9, Nomograph untuk ukuran dua-fase relief reaktor. Sumber: h. k. Fauske, "curhat nomogram ukuran umum untuk reaksi kimia melarikan diri," tanaman / operasi progress (1984), 3 (4). Digunakan dengan izin dari lembaga Amerika insinyur kimia.Contoh 10-6 Perkirakan daerah bantuan ventilasi menggunakan pendekatan nomograph Fauske untuk sistem reaksi contoh 10-5 Penyelesaian Tingkat pemanasan suhu yang disetel ditetapkan sebagai 29,6 * C / menit. Tekanan yang ditetapkan adalah 4,5 bar absolut, sehingga Dari angka 10-9 daerah ventilasi yang dibutuhkan per 1000kg reaktan adalah kira-kira 1,03 x 10-2m2 . Dengan demikian luas total bantuan

Gambar 10-9 berlaku untuk = 0,5. untuk = 1,0 daerah disesuaikan linear

Ini mengasumsikan overpressure mutlak 20%. Hasilnya dapat disesuaikan untuk kelebihan tekanan lainnya dengan mengalikan daerah dengan jatah 20 / (persentase absolut baru overpressure). Hasil ini dibandingkan dengan daerah yang lebih ketat dihitung dari 0,084 m2Dua-fase mengalir melalui relief jauh lebih kompleks bahwa pengenalan yang disediakan di sini. Selain itu, teknologi ini masih mengalami perkembangan substansial. Persamaan yang disajikan di sini tidak diterapkan secara universal, namun, mereka merupakan metode yang paling diterima tersedia saat ini.

10-6 Dioperasikan pilot dan tekuk-pin bantuanlega dioperasikan pilot dan tekuk-pin memiliki keunggulan signifikan atas bantuan lainnya (lihat tabel 9-2). Perhitungan metode untuk menghilangkan dioperasikan pilot adalah sama dengan yang lega semi-dioperasikan fo9r digunakan.15.16 Metode perhitungan untuk tekuk-pin bantuan tidak dalam literatur terbuka.17.18. mereka yang tertarik dalam ukuran tekuk-pin bantuan harus contacs vendor lega. atau perusahaan yang mengkhususkan diri dalam ukuran lega.19

10-7 Deflagration ventilasi untuk ledakan debu dan uapPencegahan kerugian berarti mencegah adanya bahaya. Namun, untuk beberapa situasi bahaya yang tidak dapat dihindari. misalnya, selama proses penggilingan untuk membuat tepung dari gandum, jumlah besar debu yang mudah terbakar yang dihasilkan. ledakan debu tidak terkendali di unit gudang, kotak penyimpanan, atau pengolahan dapat mengeluarkan kecepatan tinggi puing-puing struktural di daerah yang cukup besar, menyebarkan kecelakaan dan mengakibatkan cedera meningkat. deflagration ventilasi mengurangi dampak dari ledakan awan debu dan uap dengan mengendalikan pelepasan energi ledakan. energi ledakan diarahkan jauh dari personil pabrik dan peralatan. l5 NFPA 68, Guide for Venting of Depagrations (Quincy, MA: National Fire Protection Association, 1998). 16Richard R. Schwab, "Recent Developments in Deflagration Venting Design," in Proceedings of the InternationalSymposium on Preventing Major Chemical Accidents, John L. Woodward, ed. (New York: AmericanInstitute of Chemical Engineers, 1987), p. 3.101. 171an Swift and Mike Epstein, "Performance of Low Pressure Explosion Vents," Plant/OperationsProgress (April 1987), 6(2).I8NFpA 68, Guide for Venting of Deflagrations (Quincy, MA: National Fire Protection Association, 1998).19. Lloyds Register Celerity3 Inc., www.lrenergy.org/celerity_3.aspx.

Gambar 10-10 ventilasi deflagratio untuk struktur dan pembuluh proses.

Deflagration ventinf pada bangunan dan vesselsnis proses biasanya dicapai dengan menggunakan panel ledakan, seperti yang ditunjukkan pada gambar 10-10. Panel ledakan dirancang untuk memiliki kekuatan kurang dari dinding struktur. Dengan demikian, selama dan ledakan, panel ledakan yang istimewa terlepas dan energi ledakan dibuang. Kerusakan struktur yang tersisa dan peralatan diminimalkan. Untuk debu terutama meledak atau uap, tidak urnusual untuk dinding (dan mungkin atap) dari seluruh struktur yang akan dibangun dari panel ledakan. Konstruksi aktual rincian panel ledakan berada di luar lingkup teks. Sebuah panel ledakan terpisah bergerak dengan kecepatan tinggi dapat menyebabkan demage yang cukup. Oleh karena itu mekanisme harus disediakan untuk mempertahankan panel selama proses deflagration. Selanjutnya, thermar isolasi panel juga diperlukan. Detail konstruksi yang tersedia dalam literatur produsen '. Panel blowout dirancang untuk memberikan bantuan yang tepat daerah, tergantung pada sejumlah faktor desain. Ini termasuk perilaku ledakan dari debu atau uap, maksimal overpreassure

diijinkan dalam struktur, dan volume struktur. Standar desain yang tersedia.20 Desain deflagration ini dipisahkan menjadi dua kategori: struktur tekanan rendah dan tekanan tinggi. Tekanan rendah struktur termasuk struktur dengan sisi lembaran logam dan bahan bangunan lainnya lowstrength. Struktur ini mampu menahan tidak lebih dari 1,5 psig (0,1 bar gauge). Tekanan tinggi struktur termasuk pembuluh proses baja, bangunan beton, dan sebagainya yang mampu menahan tekanan lebih besar dari 1,5 psig (0,1 bar gauge).

Ventilasi untuk Tekanan Rendah StrukturUntuk tekanan rendah struktur yang mampu menahan tekanan tidak lebih dari 1,5 psi (0,1 bar gauge), teknik desain asli yang didasarkan pada Rune (Rooness diucapkan) equation16:

DimanaA adalah uas ventilasi yang diperlukan,C*vent adalah sebuah konstanta yang tergantung pada sifat dari bahan yang mudah terbakar,L1 adalah dimensi terkecil dari struktur bangunan persegi panjang menjadi vented,L2 adalah dimensi terkecil kedua kandang yang akan dibuang, danP adalah tekanan internal maksimum yang dapat bertahan oleh anggota terlemah dari kandang.

Swift dan Epstein22 disajikan persamaan yang lebih rinci, termasuk banyak fitur pembakaran penting:

20 NFPA 68, Guide for Venting of Depagrations (Quincy, MA: National Fire Protection Association, 1998). 21Richard R. Schwab, "Recent Developments in Deflagration Venting Design," in Proceedings of the InternationalSymposium on Preventing Major Chemical Accidents, John L. Woodward, ed. (New York: AmericanInstitute of Chemical Engineers, 1987), p. 3.101. 221an Swift and Mike Epstein, "Performance of Low Pressure Explosion Vents," Plant/OperationsProgress (April 1987), 6(2).

DimanaA adalah luas ventilasi yang diperlukan,As adalah luas permukaan dalam kandang,Co adalah koefisien debit, adalah faktor pembesaran bergolak,Su adalah kecepatan pembakaran laminar,u adalah densitas gas terbakar,G adalah fluks massa,Pmax adalah tekanan ledakan maksimum unvented,Po adalah tekanan awal,Pf adalah tekanan puncak akhir selama ventilasi, dan adalah rasio kapasitas panas.

Banyak variabel dalam persamaan 10-27 dapat diperkirakan atau diasumsikan. Variabel ini berkumpul kembali untuk menghasilkan bentuk berikut: (10-28)

Dimana P adalah everpressure internal yang maksimal yang bisa bertahan oleh elemen struktur terlemah. Persamaan 10-28 sangat mirip dengan persamaan rune (persamaan 10-26). Nilai untuk kontanta Cvent diberikan dalam tabel 10-1.

Tabel 10-1 Karakteristik mudah terbakar konstan untuk persamaan cepat-epstein

Contoh 10-7Sebuah ruangan yang digunakan untuk mengeluarkan cairan yang mudah terbakar. Cairan diharapkan memiliki fundamentalburning kecepatan kurang dari 1,3 kali lipat dari propana. Ruangan ini 9 m panjang 6 m lebar 6 m inheight. Tiga dari dinding dibagi dengan struktur yang berdekatan. Keempat dinding dan lebih besar dari theroom adalah pada permukaan luar dari struktur. Tiga dinding di dalam yang mampu menahan tekanan dari 0,05 bar. Memperkirakan luas ventilasi yang diperlukan untuk operasi ini. Penyelesaian Ventilasi harus dipasang pada dinding luar yang lebih besar untuk melampiaskan pembakaran jauh dari struktur yang berdekatan. Ventilasi yang konstan untuk uap yang mudah terbakar disediakan pada Tabel 9-1 dan memiliki nilai 0,45 m. Persamaan 9-28 digunakan untuk memperkirakan luas ventilasi yang diperlukan. Luas permukaan total ruang (termasuk lantai dan langit-langit) adalah

Daerah ventilasi yang dibutuhkan adalah

Ini lebih besar dari daerah dinding luar. Salah satu pilihan adalah untuk memperkuat tiga dinding bagian untuk menahan tekanan yang lebih tinggi. Hal ini akan mengurangi area ventilasi yang diperlukan.Ventilasi untuk Struktur Tekanan TinggiTekanan tinggi struktur mampu menahan tekanan lebih dari 1,5 psig (0,1 bar gauge). Desain ventilasi didasarkan pada definisi indeks deflagration untuk gas atau debu: (10-29)Dimana KG adalah indeks deflagration untuk gas dan uap,KST adalah indeks deflagration untuk debu,(dP/dt),,, adalah peningkatan tekanan maksimum, ditentukan secara eksperimental, V adalah volume kapal.Kami membahas prosedur eksperimental yang digunakan untuk menentukan indeks deflagration untuk gas dan debu dalam bab 6. Tabel nilai khas juga disediakan. Pengujian ekstensif dengan debu dan uap telah menghasilkan satu set rinci persamaan empiris untuk daerah ventilasi lega (diterbitkan sebagai NFPA 68). Panjang-to-diameter rasio L / D dari 23NFPA 68, Guide for Venting of Deflagrations (Quincy, MA : National Fire Protection Association,1998)menentukan persamaan (s) digunakan untuk menghitung luas ventilasi yang diperlukan. Untuk onclosures bukan lingkaran nilai yang digunakan untuk diameter adalah diameter setara diberikan oleh, di mana A adalah luas penampang normal terhadap sumbu longitudinal dari ruang. Untuk pemakaian uap pembakaran melalui ventilasi intertial rendah dan L kandang / D kurang dari 2, persamaan berikut dari NFPA 68 berlaku: (10-31)dimanaAv adalah daerah lubang (m2)KG adalah indeks deflagration uap (bar-m / s),Pred adalah tekanan maksimum selama ventilasi (bar gauge), danPstat adalah rilis ventilasi tekanan (bar gauge)

Persamaan 10-30 memiliki pembatasan berikut pada penggunaannya:- KG Kurang dari 550 bar-m / s.- Pstat Kurang dari 0,5 bar gauge.- Pred Kurang dari 2 mengukur bar.- V kurang dari 1000 m3

Kondisi eksperimental di mana persamaan 10-30 dikembangkan adalah sebagai berikut:- Kapal volume 2.4,10,25 dan 250 m3 dengan dan L / D untuk semua kapal uji sekitar 1,- Tekanan Intial atmosfer,- Penyalaan energi 10J,- Campuran gas diam pada saat pengapian tanpa induser turbulensi, dan- Pstat mulai dari 0,1 mengukur sampai 0,5 bar gauge.

Untuk lampiran dengan L / D mulai dari 2 sampai 5 daerah dihitung dengan menggunakan persamaan 10-30 disesuaikan menggunakan (10-31)dimanaA adalah penyesuaian ke daerah ventilasi persamaan 10-30 (m3),KG adalah indeks deflagration untuk gas pembakaran (bar-m / s), danL / D adalah panjang rasio diameter kandang (unitless).

Untuk nilai-nilai L / D lebih besar dari 5, NFPA 68 harus dikonsultasikan. Untuk ventilasi debu mudah terbakar melalui ventilasi intertial rendah dan lampiran L / D kurang dari 2, persamaan berikut dari NFPA 68 berlaku: (10-32)dimanaAv adalah daerah lubang (...),Pmax adalah tekanan maksimum tercapai selama deflagration dari campuran optimal dari debu yang mudah terbakar dan udara dalam wadah tertutup (bar gauge),Kst adalah deflagration debu index (bar-m / s),Pred adalah tekanan maksimum selama ventilasi (bar gauge),Pstat adalah rilis ventilasi tekanan (bar gauge), danV adalah volume kandang (m3).

Keterbatasan berikut berlaku untuk persamaan 10-32:- Untuk Kst antara 10 dan 300 bar-m / s, (Pmax) harus antara 5 dan 10 bar gauge.- Untuk Kst antara 300 dan 800 bar-m / s, (Pmax) harus antara 5 dan 12 bar gauge.- Pstat Harus antara 0,1 dan 1 bar gauge.- Pred Harus antara 0,1 dan 2 bar gauge.- Volume kandang harus antara 0,1 dan 10.000 m3

Untuk L / D nilai yang sama dengan atau geater dari 2 tetapi kurang dari 6 dan untuk (...) kurang dari 1,5 mengukur bar (22 psi), daerah ventilasi persamaan 10-32 ditingkatkan oleh (10-33)Daerah lubang disesuaikan (Persamaan 10-33) sensitif terhadap Pred. Untuk nilai rendah Pred daerah ventilasi tambahan besar. Untuk Pred nilai 1,5 mengukur bar dan persamaan yang lebih tinggi 10-32 harus digunakan sendiri. Untuk pipa panjang dan saluran di mana L / D geated dari 6, NFPA 68 harus dikonsultasikan.contoh 10-8 Pertimbangkan lagi cairan yang mudah terbakar dari kamar pengeluaran contoh 10-7. Dalam hal ini dinding telah diperkuat untuk menahan tekanan sebesar 0,4 bar Pred Asumsikan bahwa ventilasi akan beroperasi pada 0,2 bar Pred dan bahwa Pstat dari uap adalah 100 bar-m / s. memperkirakan ventilasi yang diperlukan untuk melindungi kandang.PenyelesaianRasio L / D terlebih dahulu harus ditentukan untuk lampiran. Sumbu longitudinal runsthe 9 m panjang ruangan. The luas penampang normal sumbu ini (6 m) (6 m) = 36 m2. Jadi . maka L / D = 9m/6.77 m = 1.3, dan dapat dikatakan bahwa persamaan 10-30 berlaku tanpa koreksi lebih lanjut. Volume kandang adalah (9 m (6 m) = 324 m3. Substitusing ke dalam persamaan 10-30, kita memperoleh

Lebih dari cukup yang ada di dinding luar kandang untuk mengakomodasi ventilasi ini.Kedua ventilasi sizing metode untuk gas dan debu membutuhkan nilai untuk indeks deflagration, KG atau Ks, Kami membahas prosedur eksperimental untuk menentukan nilai-nilai dan juga disediakan ables nilai khas untuk gas dan debu dalam bab 6.

10-8 Ventilasi untuk Kebakaran Eksternal ke Bejana Proses

Kebakaran eksternal untuk kapal proses dapat mengakibatkan pemanasan dan merebus cairan proses, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10-11. Ventilasi diperlukan untuk mencegah ledakan kapal tersebut.Dua-fase aliran selama relief adalah mungkin tapi tidak mungkin. Untuk relief reaktor pelarian energi yang dihasilkan oleh reaksi seluruh isi cairan reaktor seluruh. Untuk pemanasan yang disebabkan oleh kebakaran eksternal pemanasan terjadi hanya pada permukaan kapal. Dengan demikian mendidih cair hanya akan terjadi di samping dinding, dan busa dua-fase yang dihasilkan atau buih di permukaan cairan tidak akan memiliki ketebalan yang cukup besar. Dua-fase aliran selama lega karena api dapat dicegah dengan menyediakan ruang uap yang cocok di atas cairan dalam kapal.

Gambar 10-11. Pemanasan kapal proses sebagai akibat dari api eksternal. Ventilasi diperlukan untuk mencegah pecahnya pembuluh. Untuk kebakaran paling hanya sebagian kecil dari kapal eksternal terkena api

Persamaan Dua-fase kebakaran saat pemulihan yang tersedia untuk desain konservatif. Leung24 memberikan sebuah persamaan untuk suhu maksimum didasarkan pada keseimbangan energi di sekitar kapal dipanaskan. Ini mengasumsikan bahwa tingkat panas masukan konstan Q:

Di mana :Tm adalah temperature maksimal dalam kapal.TS adalah temperature yang diatur sesuai dengan tekananQ adalah konstanta panas yang masukGT adalah massa fluks melalui reliefA adalah daerah reliefCv adalah kapasitas panas pada volume konstanmo adalah massa liquid dalam bejanaV adalah volume dalam bejanavfg adalahperbedaan volume antara fase gas dan fase liquid, danHv adalah panas penguapan dari liquid.Solusi dari persamaan 10-34 dilakukan oleh iteratif atau trial-and-error teknik. Persamaan 10-34 kemungkinan untuk menghasilkan akar ganda. Dalam hal ini solusi yang benar adalah massa fluks minimal dari GT. Untuk hal khusus seperti tanpa overpressure, Tm=Ts, dan persamaan 10-34 tereduksi menjadi : Berbagai hubungan telah direkomendasikan untuk menghitung panas yang ditambahkan ke bejana bersama panas(api). Untuk kriteria bahan yang diatur oleh OSHA 1910.10625 adalah wajib. Standar lain juga tersedia.26 Crozier,27 setelah analisis dari berbagai standar, direkomendasikan persamaan berikut untuk menentukan jumlah total panas yang masuk Q :Q = 20,000Auntuk 20 < A < 200,Q = 199,300A0.566untuk 200 < A < 1000,

24Leung, Simplified Vent Sizing Equations."25 OOSHA 1910.106, Flammable and Combustible Liquids (Washington, DC: US Department of Labor, 1996)26 API Standard 2000, Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (Nonrefrigerated and Refrigerated), 5th ed. (Washington, DC: American Petroleum Institute, 1998; and NFPA 30, Flammable and Combustible Liquids Code (Quincy, MA: National Fire Protection Association, 2000).27R. A. Crozier, "Sizing Relief Valves for Fire Emergencies," Chemical Engineering (Oct. 28,1985).

Q = 936,400A0.338untuk 1000 < A < 2800,Q = 21,000A0.82untuk A > 2800,(10-36)

Di mana :A adalah area yang menyerap panas (dalam ft2) untuk geometri berikut : untuk lingkungan, 55% dari total area yang ada; untuk tank horisontal, 75% dari total area yang terkena(ada);untuk tank vertikal, 100% dari total area yang terkena (ada) total untuk 30 ft pertama, danQ adalah total panas yang masuk ke dalam bejana (dalam Btu/jam).Massa fluks GT adalah ditentukan dengan menggunakan persamaan 10-15 atau 10-18.API 52028 menyarankan pendekatan yang sedikit berbeda untuk memperkirakan fluks panas untuk memproses peralatan sebagai akibat dari api. Jika pemadam kebakaran cepat tersedia dan jika bahan mudah terbakar adalah terkuras habis dari bejana, maka fluks panas diperkirakan dengan menggunakanQ = 21,000FA0.82.(10-37)Jika pemadam kebakaran yang memadai dan drainase tidak ada, maka digunakan persamaan berikut :Q = 34,500FA0.82,(10-38)Di mana :Q adalah total panas masuk yang melalui permukaan bejana(Btu/jam),F adalah faktor lingkungan (unitless), danA adalah total permukaan yang basah dari bejana(ft2).F faktor lingkungan digunakan untuk menjelaskan perlindungan kapal dari isolasi. Sejumlah nilai untuk insulasi berbagai ketebalan ditunjukkan dalam Tabel 10-2.

28API RP 520, Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices in Refineries, 6th ed. (Washington,DC: American Petroleum Institute, 1993).

Luas permukaan A adalah daerah bejana yang dibasahi oleh cairan internal dengan ketinggian kurang dari 25 kaki di atas sumber api. Wong29 memberi rincian lebih jauh tentang bagaimana untuk menentukan ini dan memberikan sejumlah persamaan untuk berbagai geometri bejana.Contoh 10-9Leung30 melaporkan perhitungan daerah bantuan yang dibutuhkan untuk bejana bola propane yang terkena api. Bejana memiliki volume 100 m3 dan berisi 50.700 kg propana. Tekanan 4,5 bar mutlak diperlukan. Hal ini terkait dengan temperatur yang diinginkan berdasarkan pada tekanan saturasi, dari 271,5 K. Pada kondisi data berikut dilaporkan property fisik : CP = CV = 2.41 x 103 J/kg.K,HV = 3.74 X 105 J/kg,vfg = 0.1015 m3/kg.Berat molekul propana adalah 44.PenyelesaianMasalahnya diselesaikan dengan asumsi tidak ada overpressure selama relief. Daerah ventilasi dihitung lebih besar dari daerah yang sebenarnya diperlukan untuk perangkat bantuan nyata dengan tekanan berlebih. Diameter bola adalah

Luas permukaan bola adalah

Daerah terkena panas yang diberikan oleh faktor geometri disediakan dengan Persamaan 10-36:A = (0.55)(1121 ft2) = 616 ft2.Total panas yang masuk dapat ditemukan dengan menggunakan Persamaan 10-36 :Q = 199,300A0.566 = (199,300)(616ft2)0.566 = 7.56 X 106 Btu/jam = 2100 Btu/s = 2.22 x 106 J/s.Jika kita menggunakan Persamaan 10-37 dan mengansumsikan bahwa bejana berisi penuh oleh liquid, maka luas seluruh permukaan bejana yang terkena api. Jika kita juga mengansumsikan bahwa isolasi tidak ada, maka F = 1,0. MakaQ = 21.000FA0,82 = (21.000)(1,0)(1121 ft2)0,82 = 6,65 x 106 Btu/jam,yang dekat dengan nilai diperkirakan dengan menggunakan Persamaan 10-36.

29W.Y.Wong, "Fires, Vessels, and the Pressure Relief Valve," Chemical Engineering (May 2000).30Leung, "Simplified Vent Sizing Equations."Dari Persamaan 10-15 dan mengansumsikan bahwa = 1,0, kita memperoleh

Daerah ventilasi yang diperlukan ditentukan dari Persamaan 10-35 :

Cara alternatif untuk menyelesaikan masalah mungkin dengan mengajukan pertanyaan, Apa fraksi awal yang harus ditentukan dalam tangki untuk menghindari dua-fase aliran selama insiden paparan api? Saat ini tidak ada korelasi diuji untuk menghitung ketinggian lapisan busa di atas cairan mendidih.Untuk relief api dengan satu fase uap ikuti persamaan yang ada pada bagian 10-2 dan 10-4 yang digunakan untuk menentukan ukuran dari relief.Seperti disebutkan sebelumnya, dua-fase mengikuti discharge untuk kemungkinan terjadinya kebakaran tetapi tidak mungkin. Ukuran relief untuk api dan fase uap tunggal, menggunakan panas masuk yang ditentukan dari Persamaan 10-36 sampai 10-38, dan menentukan laju aliran massa uap melalui relief oleh membagi panasmasukan oleh panas penguapan cairan. Ini menyatakan bahwa semua panas yang masuk dari api digunakan untuk menguapkan cairan. Daerah relief kemudian ditentukan dengan menggunakan Persamaan 10-3 sampai 10-12.10-9 Relief untuk Ekspansi Termal Cairan ProsesCairan yang terkandung dalam pembuluh proses dan perpipaan biasanya akan mengembang saat dipanaskan. Perluasan lahan tersebut akan merusak pipa dan bejana jika bejana atau pipa terisi penuh oleh cairan dan cairan tidak dapat masuk.Situasi khas adalah ekspansi termal air dalam gulungan pendingin dalam reaktor, ditunjukan pada Gambar 10-12. Jika kumparan diisi dengan air dan sengaja diblokir, air akan mengembang saat dipanaskan oleh reaktor, menyebabkan kerusakan pada kumparan pendingin.

Ventilasi bantuan dipasang di sistem ini untuk mencegah kerusakan yang diakibatkan dari ekspansi cair. Meskipun hal ini mungkin tampak menjadi masalah kecil, kerusakan pada sistem pertukaran panas dapat mengakibatkan (1) kontaminasi zat produk atau menengah, (2) selanjutnya masalah korosi, (3) substansi makanan mati, dan (4) biaya perbaikan yang besar. Kegagalan dalam peralatan penukar panas juga sulit untuk diidentifikasi, dan perbaikan yang memakan waktu.Sebuah koefisien ekspansi termal untuk cairan, , didefinisikan sebagai(10-39)Di manaV adalah volume cairan, danT adalah tempeatur.

Tabel 10-3 menampilkan koefisien ekspansi termal untuk sejumlah zat. Air berperilaku dengan cara yang tidak biasa. Koefisien ekspansi termal menurun dengan meningkatnya temperatur sampai sekitar 40C, setelah itu koefisien ekspansi termal meningkat bersama suhu. Koefisien untuk air dapat segera ditentukan dari tabel uap.

Tingkat ekspansi volumetrik Qv, melalui bantuan akibat ekspansi termal(10-40)

Dengan menerapkan definisi koefisien ekspansi termal, diberikan oleh Persamaan 10-39, kita memperoleh(10-41)

Untuk pipa atau bejana proses yang dipanaskan secara eksternal oleh fluida panas, keseimbangan energi pada fluida diberikan oleh (10-4)Di manaT adalah temperatur dari cairan,Cp adalah kapasitas panas dari cairan,UA adalah seluruh koefisien transfer panas, danTa adalah temperatur ambient.

Itu berarti bahwa(10-43)Substitusikan ke Persamaan 10-41, kita peroleh

(10-44)dan, menerapkan definisi dari densitas cairan,,

(10-45)

Persamaan 10-45 menggambarkan ekspansi fluida hanya pada awal perpindahan panas, ketika cairan pada awalnya terkena suhu eksternal Ta. Perpindahan panas akan meningkatkan suhu cairan, mengubah nilai dari T. Namun, jelas bahwa Persamaan 10-45 memberikan tingkat ekspansi termal maksimum, cukup untuk ukuran perangkat relief.Tingkat ekspansi volumetrik Qv adalah kemudian digunakan dalam persamaan yang tepat untuk menentukan ukuran ventilasi relief.Contoh 10-10Kumparan pendingin dalam reaktor memiliki luas permukaan 10.000 ft2. Di bawah kondisi yang paling parah kumparan dapat berisi air pada 320F dan dapat terkena uap panas pada 4000F. Diberikan koefisien perpindahan panas sebesar 50 Btu/jam-ft2-OF, memperkirakan laju ekspansi volumetrik air dalam kumparan pendingin dalam gpm.PenyelesaianKoefisien ekspansi untuk air pada 320F dapat digunakan. Hal ini diperkirakan menggunakan data volumetrik cair dari tabel steam pada rentang pendek suhu sekitar 320F. Bagaimanpun juga, tabel steam tidak menyediakan data cair volume air yang spesifik di bawah 320F. Nilai di antara 320F dan beberapa suhu tinggi yang tepat akan cukup. Dari Tabel steam :

Koefisien ekspansi dihitung dengan menggunakan Persamaan 10-39:

ingkat ekspansi volumetrik diberikan oleh Persamaan 10-45:

Daerah ventilasi perangkat relief harus didesain untuk mengakomodasi aliran volumetrik.Disarankan Untuk MembacaDeflagration VentsW. Bartknecht, "Pressure Venting of Dust Explosions in Large Vessels," Plant/Operations Progress (October 1986), 5(4): 196.Frank T. Bodurtha, Industrial Explosion Prevention and Protection (New York: McGraw-Hill, 1980).Ian Swift and Mike Epstein, "Performance of Low Pressure Explosion Vents," Plant/Operations Progress(April 1987), 6(2).

Kata Kunci

API RP 520, Recommended Practice for the Sizing, Selection, and Installation of Pressure Relieving Systems in Refineries, 6th ed. (Washington, DC: American Petroleum Institute, 1993).API RP 521, Guide for Pressure-Relieving and Depressurizing Systems, 3d ed. (Washington, DC: AmericanPetroleum Institute, 1990).API Standard 2000, Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (Nonrefrigerated and Refrigerated),5th ed. (Washington, DC: American Petroleum Institute, 1998).ASME Boiler and Pressure Vessel Code (New York: American Society of Mechanical Engineers, 1998).NFPA 68, Guide for Venting of Deflagrations (Quincy, MA: National Fire Protection Association, 1998).

Arus Dua-Tahap

G. W. Boicourt, "Emergency Relief System (ERS) Design: An Integrated Approach Using DIERS Methodology," Process Safety Progress (April 1995), 14(2).H. K. Fauske, "Determine Two-Phase Flows During Release," Chemical Engineering Progress (February 1999).H. K. Fauske, "Emergency Relief System (ERS) Design," Chemical Engineering Progress (August 1985).H. K. Fauske, "Flashing Flows or Some Practical Guidelines for Emergency Releases," Plant/Operations Progress (July 1985).H. K. Fauske, "Generalized Vent Sizing Nomogram for Runaway Chemical Reactions," Plant/Operations Progress (October 1984), 3(4).H. K. Fauske, "Properly Sized Vents for Nonreactive and Reactive Chemicals," Chemical Engineering Progress (February 2000).K. E. First and J. E. Huff, "Design Charts for Two-Phase Flashing Flow in Emergency Pressure Relief Systems."Paper presented at 1988 AICHE Spring National Meeting.Harold G. Fisher, "DIERS Research Program on Emergency Relief Systems," Chemical Engineering Progress (August 1985), p. 33.H. G. Fisher, H. S. Forrest, S. S. Grossel, J. E. Huff, A. R. Muller, J. A. Noronha, D. A. Shaw, and R. J. illey, Emergency Relief System Design Using DIERS Technology (New York: American Institute of Chemical Engineers, 1992).J. C. Leung. "A Generalized Correlation for One-Component Homogeneous Equilibrium Flashing Choked Flow," AICHE Journal (October 1986), 32(10): 1743.J. C. Leung, "Simplified Vent Sizing Equations for Emergency Relief Requirements in Reactors and Storage Vessels," AICHE Journal (October 1986), 32(10): 1622.H. K. Fauske and J. C. Leung, "New Experimental Technique for Characterizing Runaway Chemical Reactions,"Chemical Engineering Progress (August 1985).

K. E. First and J. E. Huff, "Design Charts for Two-Phase Flashing Flow in Emergency Pressure Relief Systems."Paper presented at 1988 AICHE Spring National Meeting.Harold G. Fisher, "DIERS Research Program on Emergency Relief Systems," Chemical Engineering Progress (August 1985), p. 33.K. E. First and J. E. Huff, "Design Charts for Two-Phase Flashing Flow in Emergency Pressure Relief Systems."Paper presented at 1988 AICHE Spring National Meeting.J. C. Leung. "A Generalized Correlation for One-Component Homogeneous Equilibrium Flashing Choked Flow," AICHE Journal (October 1986), 32(10): 1743.J. C. Leung, "Simplified Vent Sizing Equations for Emergency Relief Requirements in Reactors and Storage Vessels," AICHE Journal (October 1986), 32(10): 1622.J. C. Leung and H. G. Fisher, "Two-Phase Flow Venting from Reactor Vessels," Journal of Loss Prevention (April 1989), 2(2): 78.J. C. Leung and M. A. Grolmes, "The Discharge of Two-Phase Flashing Flows in a Horizontal Duct," AICHE Journal (March 1987), 33(3): 524.J. C. Leung and M. A. Grolmes, "A Generalized Correlation for Flashing Choked Flow of Initially Subcooled Liquid," AICHE Journal (April 1988), 34(4): 688.S. Waldram, R. McIntosh, and J. Etchells,Thrust Force Calculation for Pressure Safety Valves,Process Safety Progress (Sept.2006),25(3):214.

Masalah

10-1. Perkirakan diameter relief untuk jenis semi cair relief cair untuk kondisi berikut:

10-2. Tentukan diameter uap relief jenis semi cair untuk kondisi berikut. Asumsikan untuk setiap kasus bahwa = 1,3, tekanan yang ditetapkan adalah 100 psia, dan temperaturnya adalah 1000F.

10-3. Tentukan diameter yang dibutuhkan untuk cakram pecah untuk kondisi berikut. Asumsikan specific gravity adalah 1,2 untuk semua kasus.

10-4. Tentukan diameter yang diperlukan untuk cakram pecah dalam pelayanan uap untuk kondisi berikut. Asumsikan bahwa nitrogen adalah gas ventilasi dan suhunya adalah 1000F

10-5. Tentukan diameter bantuan yang tepat untuk aliran dua-fase kondisi berikut. Asumsikan dalam semua kasus yang L/D = 0,0.

10-6. Bagaimana kelebihan tekanan yang termasuk dalam desain dua-fase relief?

10-7. Tentukan area ventilasi relief untuk aturan dua fase api berikut. Asumsikan sebuah bejanal bola dalam setiap kasus.

10-8. Tentukan ukuran untuk pengering semprot beroperasi di bawah kondisi berikut:

10-9. Tentukan ukuran relief diperlukan untuk melindungi kumparan pendingin berikut melawan ekspansi termal. Air digunakan di setiap kasus. Asumsikan bahwa tabung dapat menahan tekanan sebesar 1000 psig dan bahwa tekanan operasi normal adalah 200 psig. Asumsikan tekanan 500 psig set, suatu overpressure dari 20%, dan tidak ada tekanan balik.

10-10. Pertimbangkan Soal 10-9, bagian a. Kali ini menggunakan alkohol sebagai medium cair dengan koefisien ekspansi termal 1.12 x 10-3/0C. Kapasitas panas alkohol adalah 0,58 kkal / kg0C, dan kepadatan adalah 791 kg/m3. Tentukan ukuran relief yang diperlukan.10-11. Sebuah bejana Proses dilengkapi dengan disc pecah 2-in ditetapkan sebesar 100 psig dan dirancang untuk 10% dari tekanan. Sebuah garis nitrogen harus ditambahkan ke bejana untuk memberikan kemampuan pembersihan dan / atau tekanan cairan pemakaian. Berapa ukuran baris yang akan Anda pilih jika nitrogen tersedia dari sumber-500 psig? Suhu 80 F.10-12. Rumah pemanas air panas berisi perangkat bantuan untuk memberikan perlindungan dalam hal kontrol pemanas gagal dan air dipanaskan sampai suhu tinggi. Sebuah pemanas air khas berisi 40 gal air dan memiliki panas masuk 42.000 Btu/jam. Jika pemanas dilengkapi dengan 150-psia semi perangkat relief, hitung area yang dibutuhkan untuk bantuan. Petunjuk: Diharapkan aliran Dua-fase. Asumsikan tidak ada tekanan berlebih.Juga hitung ukuran ventilasi relief dengan asumsi seluruh bantuan menjadi uap. Asumsikan tekanan balik 20%.10-13. Sebuah tangki silinder, 4 kaki dan diameter 10 kaki panjang, benar-benar penuh dengan air dan diblokir. MPerkirakan laju ekspansi termal dari air jika air pada 50 F dan shell baja tangki tiba-tiba dipanaskan sampai 100 F oleh matahari. Asumsikan koefisien perpindahan panas dari 50 Btu/jam ft20F dan bahwa hanya bagian atas tangki dipanaskan. Jika tangki terkena api, daerah relief apa yang diperlukan? Asumsikan tidak ada tekanan berlebih. he MAWP tangki adalah 200 psig.10-14. 10-ft lebar 10-kaki panjang dengan 10-ft gudang tinggi digunakan untuk menyimpan tangki metana. Kawasan deflagration ventilasi apa yang diperlukan? Asumsikan tekanan maksimal internal 0,1 psig.10-15. Sebuah spray dryer digunakan untuk mengeringkan vitamin dalam bentuk bubuk kering. Pengering terdiri dari 12,0 ft bagian silinder tinggi dan 5 ft diameter. Melekat pada bagian bawah dari bagian silinder adalah bagian kerucut untuk mengumpulkan bubuk kering. Panjang kerucut 5 kaki. Jika indeks deflagration untuk bubuk vitamin adalah 80 bar mls, tentukan area yang dibutuhkan untuk ventilasi deflagration.10-16. Sebuah sistem pengeluaran minuman terdiri dari sebotol minuman, selang dengan katup pengeluaran, dan CO, sistem untuk menjaga minuman bertekanan. CO, sistem termasuk botol kecil tekanan tinggi cair CO, dan regulator untuk mengatur pengiriman gas tekanan untuk minuman. Sebuah sistem minuman khas berisi botol-gal 7,75 minuman, botol 5-lb cair CO2 dan regulator ditetapkan pada 9 psig. Pengatur dihubungkan langsung ke CO, botol, dan 0,5-in (diameter) selang plastik menghubungkan regulator ke botol minuman. CO cair, tekanan uap saturasi adalah 800 psia. Asumsikan suhu 80 F.Sebuah sistem pelepas tekanan harus dirancang untuk melindungi botol minuman dari atas tekanan. Perangkat lega akan dipasang di garis C02 mana memasuki wadah minuman.a. Tentukan surutan yang paling mungkin berkontribusi terhadap otekanan berlebih dari container

b. Haruskah aliran dua-fase dipertimbangkan?c. Tentukan area ventilasi yang diperlukan, dengan asumsi tekanan set 20 psig dan tekanan lebih dari 10%. Juga anggap bantuan semi-jenis.

10-17 . Anda telah diberi tugas untuk meninjau aturan bantuan untuk reaktor kimia tertentu di pabrik Anda. Anda sedang meninjau urutan yang melibatkan kegagalan nitrogen regulator yang memberikan bantalan inert ruang uap dari reaktor. Perhitungan Anda menunjukkan bahwa tingkat debit maksimum nitrogen melalui sistem bantuan yang ada kapal adalah 0,5 kg /s. Namun, perhitungan Anda juga menunjukkan bahwa aliran nitrogen melalui 1 pipa pasokan dalam akan jauh lebih besar daripada ini. Jadi di bawah konfigurasi saat kegagalan regulator nitrogen akan mengakibatkan tekanan berlebih pada reaktor.Salah satu cara untuk memecahkan masalah ini adalah untuk memasang pelat orifice di garis nitrogen, sehingga membatasi arus ke maksimum 0,5 kg / s.Tentukan diameter lubang (dalam cm) yang diperlukan untuk mencapai aliran ini. Asumsikan sumber supply tekanan nitrogen dari 15 bar absolut. Suhu kamar adalah 25 C dan tekanan kamar adalah 1 atm.

10-18. Sistem reaktor pilot plant mengandung tank saham yang diameter 24 dan tinggi36.Sebuah sistem bantuan harus dirancang untuk melindungi kapal dalam acara paparan kebakaran. Bejana berisi bahan polimer yang mudah terbakar. Apa pecah diameter disc diperlukan untuk meringankan bejana ? Asumsikan tekanan discharge dari 10 psig. Berat molekul cairan adalah 162,2, titik didihnya adalah 673 0R, panas penguapan adalah 92,4 Btu/lb, dan kapasitas panas rasio uap adalah 1,30.10-19. Sebuah bejana horisontal, 10 kaki panjang dan 3 ft diameter, berisi air. Berapa ukuran relief diperlukan untuk melindungi bejana dari paparan api? Asumsikan berikut: relief uap saja, MAWP dari 200 psig, relief semi konvensional dioperasikan.10-20. Sebuah reaktor kimia bets berisi 10.000 kg bereaksi bahan cair. Sebuah perangkat bantuan harus benar ukuran untuk reaksi pelarian potensial.Sebuah tes laboratorium telah menunjukkan bahwa reaksi tidak akan menghasilkan relief dua-fase. Jadi sistem bantuan uap harus dirancang. Selain itu, tes kalorimeter menunjukkan bahwa tingkat self-panas maksimum adalah 40 C / menit. Sifat fisik material juga dilaporkan:Kapasitas panas cairan: 2,5 kJ / kg KPanas penguapan: 300 kJ / kgBerat molekul: 100Uap bertindak sebagai gas triatomik yang ideal.a. Tentukan tingkat penguapan maksimum selama reaksi melarikan diri (di kg/s).b. Tentukan diameter bantuan (dalam m) yang diperlukan untuk melampiaskan reaksi luar sendiri. Asumsikan MAWP dari 7 bar gauge, backpressure 10%, dan bantuan semi-dioperasikan konvensional. Asumsikan suhu 200 C pada kondisi bantuan.10-21. A 1-in (diameter) pipa yang digunakan untuk memasok air ke tangki tekanan rendah dengan MAWP dari 20 psig. Air disediakan melalui regulator dari sumber dengan

maksimum tekanan 100 psig. Tentukan diameter bantuan semi-dioperasikan konvensional diperlukan untuk melindungi kapal dari kegagalan regulator. Pastikan untuk menyatakan dengan jelas setiap asumsi dan pembenaran Anda untuk mereka. 10-22. Sebuah pompa 500-gpm digunakan untuk menyediakan air ke bejana reaktor. Jika pompa terus beroperasi, reaktor mungkin terlalu penuh dan overpressurized. Tentukan diameter bantuan (dalam inci) yang diperlukan untuk melindungi kapal. The MAWP kapal adalah 100 psig. Silakan sebutkan dengan jelas setiap asumsi tambahan yang dibutuhkan untuk perhitungan Anda. Asumsikan backpressure 10% dan 10% overpressure dalam sistem lega.10-23. a. Hitung fluks massa (kg/m2s) dari bahan gas melalui kebocoran dengan asumsi bahwa material disimpan pada tekanan uap di dalam bejana (9,5 x l05 Pa abs). Asumsikan bahwa bahan tersebut disimpan pada 25oC, yang dibuang ke 1 atm tekanan, dan berat badan itsmolecular adalah 44.b. Hitung fluks massa (kg/m2s) dari dua fase materi melalui kebocoran yang sama di bawah kondisi yang sama dari bagian. Asumsikan bahwa panjang debit lebih besar dari 10 cm. Tambahan data properti fisik:Panas penguapan: 3,33 X l05 J/kgvfg: 0,048 m3/kgKapasitas panas cairan: 2.23 X l03 J / kg KKapasitas panas dari uap: 1,70 X l03 J/kg Kc. Komentar pada perbedaan tingkat fluks antara bagian a dan b. Secara umum, bantuan sistem yang dirancang untuk dua-fase aliran harus lebih besar daripada untuk semua-uap mengalir. Apakah ini konsisten dengan hasil bagian a dan b? Kenapa?d. Hitung laju pembuangan energi untuk pembuangan bagian. Asumsikan bahwa kandungan energi dari uap karena panas penguapan dari cair ke gas.e. Hitung laju pembuangan energi untuk pembuangan b bagian. Asumsikan bahwa energi ini disebabkan oleh peningkatan panas yang masuk akal dari aliran debit dua-fase dan bahwa suhu debit adalah 10 K lebih tinggi.f. Bandingkan hasil bagian d dan e. Berapa kali lebih besar harus daerah debit dua fase dalam rangka untuk menghilangkan energi pada tingkat yang sama sebagai bantuan tunggal-fase? Komentar pada implikasi untuk sistem bantuan pada bejana reaktor.10-24. Perangkat relief harus dirancang untuk kapal untuk meringankan 1.800 gpm cairan minyak mentah dalam acara thet garis debit diblokir. MAWP adalah 250 psig, dan tekanan kembali maksimum 50 psig diharapkan. Specific Gravity minyak adalah 0,928 dan viscositasnya 0,004 kg/m.s.a. Tentukan tekanan set yang tepat dan tekanan berlebih untuk relief ini.b. Jenis relief apa yang harus digunakan: a disc pecah, relief semi konvensional dioperasikan, atau bantuan yang seimbang?c. Tentukan diameter bantuan yang diperlukan, dalam inci.

10-25. Sebuah gudang tiang dengan dinding logam tipis harus dilengkapi dengan ventilasi untuk aman melampiaskan suatu deflagration hidrokarbon dari pembakaran hidrokarbon yang mirip dengan propana. Tekanan maksimum yang dapat menahan bangunan ini diperkirakan mencapai 0,5 psi. Menentukan area ventilasi yang diperlukan untuk struktur ini jika total luas permukaan internal struktur (termasuk lantai dan atap) adalah 24.672 ft2.10-26. Sebuah ventilasi harus dirancang untuk sebuah ruangan yang adalah 20 kaki panjang, 30 kaki lebar, dan 20 kaki tinggi. Ruangan ini digunakan untuk mengeluarkan cairan yang mudah terbakar. Para kecepatan pembakaran mendasar dari uap cair kurang dari 1,3 kali lipat dari propana. Salah satu dinding ruangan yang terletak di dinding struktur lain dan dengan demikian tidak tersedia untuk ventilasi.a. Tentukan area ventilasi diperlukan jika tekanan maksimum yang dapat menahan ruangan adalah 0,69 psi. Bagaimana daerah ini dibandingkan dengan luas dinding yang tersedia untuk ventilasi?b. Tentukan area ventilasi diperlukan jika tekanan maksimum yang dapat menahan ruangan adalah 1,04 psi. Apakah luas dinding yang memadai sekarang tersedia untuk ventilasi?10-27. Sebuah perangkat bantuan harus diinstal pada kapal untuk melindungi terhadap gangguan operasional. Lega harus melepaskan 53.500 lb/jam hidrokarbon uap. Suhu bantuan adalah 167 0F, dan tekanan set adalah 75 psig Asumsikan suatu overpressure dari 10% dan backpressure dari 0 psig. The uap hidrokarbon memiliki berat molekul 65, sebuah kompresibilitas dari 0,84, dan kapasitas rasio panas 1.09 Tentukan diameter relief.10-28. Sebuah spray dryer digunakan untuk mengeringkan debu dengan nilai KST dari 230 bar mls. Pengering adalah silinder vertikal 2 m dengan diameter dan 3 m.a. Perkirakan luas ventilasi diperlukan jika rambut adalah struktur tekanan rendah mampu menahan 0,05 bar gauge.b. Perkirakan luas ventilasi diperlukan jika pengering mampu menahan tekanan0,2 bar gauge. Asumsikan tekanan ventilasi pelepasan 0,15 bar gauge.10-29. Tentukan bidang bantuan dua katup-(a) konvensional semi-dioperasikan dan (b) dioperasikan pilot-untuk kondisi berikut:Cair: 100gpmPengaturan tekanan: 100 psigTekanan berlebih: 10%Tekanan balik: 30%Viscositas: 1000 centipoiseSuhu: 600FSPGR: 1,23