JIS B 8227:2013 気液二相流に対する安全弁のサイジング

                                                                                   B 8227 : 2013

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[2]
•  3 用語及び定義・・・・[2]
•  4 記号及び略語・・・・[8]
•  5 計算方法の適用範囲・・・・[12]
•  5.1 一般・・・・[12]
•  5.2 安全弁の二相流質量流束計算方法の制約条件・・・・[12]
•  5.3 吹出し必要質量流量の計算方法の制約条件・・・・[13]
•  6 サイジング手順・・・・[13]
•  6.1 サイジング手順の概要・・・・[13]
•  6.2 手順1 : サイジングケースの特定・・・・[15]
•  6.3 手順2 : 安全弁入口での流動形態・・・・[15]
•  6.4 手順3 : 吹出し必要流量の計算・・・・[19]
•  6.5 手順4 : 安全弁の吹出し可能な質量流束の計算・・・・[24]
•  6.6 手順5 : 入口及び出口配管を接続する安全弁の適切な作動の確認・・・・[29]
•  附属書A(参考)サイジングケースの特定・・・・[35]
•  附属書B(規定)安全弁のサイジング例・・・・[36]
•  参考文献・・・・[40]
•  附属書JA(参考)JISと対応国際規格との対比表・・・・[42]

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B 8227 : 2013

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,一般社団法人日本バルブ工業会(JVMA)か
ら,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,
経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

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                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              B 8227 : 2013

気液二相流に対する安全弁のサイジング

Sizing of safety valves for gas/liquid two-phase flow

序文

  この規格は,2010年に第1版として発行されたISO 4126-10を基に,対応する部分については対応国際
規格の技術的内容を変更することなく作成した日本工業規格(日本産業規格)であるが,対応国際規格にない規定項目を追
加している。
  なお,この規格で点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格には規定されていない事項である。変
更の一覧表にその説明を付けて附属書JAに示す。
  気体,蒸気(ベーパともいう),又は液体の単相の定常流に対する,圧力安全装置並びに接続される入口
及び出口配管のサイジングに対する指針は,既に確立している。しかし,気液二相流が発生する場合,シ
ステムを超過圧力から保護するために必要な吹出し面積は,同じ容器条件及び発熱条件を考えた場合,単
相流に対して必要とする面積より大きくなる。気液二相流の場合,エネルギの大部分は容器からの蒸気の
発生によって除去され,その蒸気の吹出し面積の一部を同伴する液体が塞ぐため,より大きな吹出し面積
を必要とする。
  この規格は,各種工業分野において使用される流体の最も一般的な安全弁のサイジングのための汎用的
な方法を規定する。この規格は,熱力学的非平衡パラメータによって拡張したオメガ法に基づいている。
この非平衡パラメータを考慮しなければ,この規格に規定する方法はAPI STD 520に一致する。ここでは,
計算方法の精度及び実際のサイジング条件下での入力値並びに物性データの避けがたい不確実さに対して,
妥当な計算が行えるように考慮している。その他の利用可能なサイジング方法についてもこの規格で言及
している。
  気液二相流においては,流体の状態及び吹出し必要質量流量から安全弁のサイズを決める。さらに,安
全弁を通過する二相流の質量流量は,主に安全弁入口流体のクォリティ(蒸気質量率)に依存する。これ
らのパラメータは,多くの場合,圧力逃し装置の設計段階では容易に入手できないため,この規格には,
安全弁入口での気液各相の組成の決定を含む包括的な手続きを含んでいる。この気液の組成は,圧力上昇
に至るサイジング条件に依存する。したがって,推奨するサイジング手続きは,サイジングケースの定義
から始め,吹出し必要質量流量,及び安全弁入口でのクォリティの予測方法を含む。
  流体が,最も狭い流路断面まで単相流であることを確認できる場合は,JIS B 8210の利用が適している。
単相流に限定した条件における流量を計算するための式も,JIS B 8210に規定した式をSI単位に変換して
この規格に記載した。

1 適用範囲

  この規格は,反応器,貯槽,塔,熱交換器,配管系又は輸送容器のような加圧系における,気液二相流
に対する安全弁のサイジングについて規定する。気液二相流となる可能性のある,安全弁入口における流

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2
B 8227 : 2013
体の状態を表1に示す。
    注記1 “安全弁”は,JIS B 8210,ISO 4126-4,及びISO 4126-5で規定した“安全弁”と同義であ
            る。
    注記2 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を次に示す。
            ISO 4126-10:2010,Safety devices for protection against excessive pressure−Part 10: Sizing of
                safety valves for gas/liquid two-phase flow(MOD)
              なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき“修正している”
            ことを示す。
                表1−気液二相流となる可能性のある,安全弁入口における流体の状態
   安全弁入口流体の状態                        ケース                               例
 液体単相                                                                   ・ 冷水
                         ・ 過冷却液体(安全弁内でフラッシュする可能性がある)
                         ・ 飽和液体                                        ・ 沸騰水
                         ・ 溶存気体を含む液体                              ・ CO2を溶存する水
 蒸気単相                ・ 飽和近傍の蒸気(安全弁内で凝縮する可能性がある)・ 水蒸気
 気液二相                ・ 蒸気及び液体                                    ・ 水蒸気及び水
                         ・ 蒸発しない液体及び非凝縮性気体(クォリティ一定)・ 空気及び水
                         ・ 気液混合物,溶存気体又は液体から化学反応によって発生
                           する気体

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 2005-2-1 工業プロセス用調節弁−第2部 : 流れの容量−第1節 : 取付け状態における流れのサ
        イジング式
    JIS B 8210 蒸気用及びガス用ばね安全弁
      注記 対応国際規格 : ISO 4126-1,Safety devices for protection against excessive pressure−Part 1: Safety
             valves(MOD)
    ISO 4126-9,Safety devices for protection against excessive pressure−Part 9: Application and installation of
        safety devices excluding stand-alone bursting disc safety devices

3 用語及び定義

  この規格で使用する主な用語及び定義は,JIS B 8210によるほか,次による。
3.1
加圧系(pressurized system)
  許容できない圧力のアキュムレーションから安全弁が保護する反応器,貯槽,塔,熱交換器,配管系,
及び輸送用容器のような設備(図2参照)。
3.2
圧力(pressure)
    注記1 3.2.13.2.7で定義する圧力の関係については図1 a) 及び図1 b) による。
    注記2 JIS B 8210などで使用する定義と異なり,圧力は全て絶対圧力を使用しゲージ圧力は使用し

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                                                                                   B 8227 : 2013
            ない(ただし,百分率又は割合で表現するときだけゲージ圧力を使用する。)。
                         a) 適切にサイジングされた代表的な緩和系の圧力変化
                           b) 外部加熱された気体放出系の代表的な圧力変化
        pMAA   最高許容アキュムレーション圧力p0    サイジング圧力[図1 a) ではpset及び図1 b) ではpover]
        pMAW   最高許容運転絶対圧力          pover 吹出し中の加圧系の最高圧力
        pset   吹出し圧力                    ΔpBD 吹下り
        preseat吹止り圧力                    ΔpA  最高許容アキュムレーション
        poperating 運転圧力                  Δpover 超過圧力
                                   図1−定義された圧力の関係

――――― [JIS B 8227 pdf 5] ―――――

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