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작성일 : 14-07-11 12:34
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글쓴이 :
코스모가스
 조회 : 4,590
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6 . 파열판 (RUPTURE DISK)에 관한검토
파열판은 순간방출을 필요로 하는 경우나 방출량이 많은 경우 사용되는
안전장치로서 폭연또는 폭굉과 같이 압력상승이 급격한경우,가스와같이
유체의 일체 누출을 허용하지 아니한 경우에 사용되어진다.
기계적 장치가 없는 단순한 구조로서 개방시간은 1/500초 로서 매우
빠르다.
종류로는 인장형과 반전형 등이있으며 당설비는 인장형을 채택하고
있습니다.
파열박판의 설계전 배관내에서 정전등으로 폭발이 일어날 경우 압력을
유추하여 계산하면 다음과 같다
프로판이 공기중에서 완전 연소할 때 방정식에서 반응 전후의 몰수를
구한다.
C₃H8 + 5O₂+18.8N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 18.8N₂
반응전의 몰수 ni = 24.8 mol
반응후의 몰수 nf = 25.8 mol
Tf x nf nf : 반응후의 몰수
Pf = Pi x ( --------) ni : 반응전의 몰수
Ti x ni Pf : 폭발후의 압력(atm)
Pi : 폭발전의 압력(atm)
Ti :폭발하기전의 절대온도(°K)
Tf : 폭발후의 절대온도 (°K)
(273+1400)(25.8)
Pf = (1.0332+0.01) x ( ------------- ) = 6.09atm x 1.0332
(273+25)(24.8)
= 6.29kg/㎠
위의 압력을 가지고 파열 박판의 두께를 산출하면
P = 3.5δu x (t/d) x 100
P : 파열압력 (kg/㎠)
d : 파열판의 직경(mm)
σu : 파열판 재료의 인장강도(kg/㎟)
t : 두께 (㎜)
6.29 = 3.5 x 6.0 x (t /75) x 100
t = 0.225㎜
상기의 박판 두께는 배관등에서 흔히발생되는 폭굉으로 인한 것은 고려하지
않고 설계된 것으로 배관내의 압력이 수십 또는 수백기압이 발생되는 폭굉의 경우에도 안전하게 방출이 가능합니다
(방출과 동시에 경보 가스의 차단이 가능하도록 인터록 장치 설치)
다만 기기쪽으로 역화를 방지하기위한 역화방지기(체크,소염소자,vent)의
설치는 필요하나 배관내 압력이 미압인 관계로 배관내 장착이 불가능하며
필요에 따라서 수봉식 방폭기의 설치는 고려할 필요가 있습니다. (배출량 계산식 생략)
현장에서 역화방지기라고 설치하고 있는 미압용 체크밸브의 경우는 되돌아 오는 압력을 방어하기 위한 것으로 역화 (fire back) 이나 벤트의 기능을
가지고 있지 않습니다.
만일 배관 내에서 폭발이 일어난다면 이것은 폭굉에 가까운 상태일 것이며
이때 폭굉이 전하는 속도는 1000-3500m/s(정상연소속도0.03-10m/s)로 정상
연소 속도에 비교하면 엄청난 속도로 화염이 진행됨을 알수있습니다
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