Công thức tính áp suất và lưu lượng xả cho van an toàn

Van an toàn (safety valve) đóng vai trò bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố áp suất vượt quá giới hạn cho phép. Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, việc tính toán áp suất cài đặt và lưu lượng xả cho van an toàn là bước quan trọng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về các bước tính toán và các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn đúng loại van an toàn cho hệ thống của bạn.

Tầm quan trọng của việc tính áp suất và lưu lượng xả cho van an toàn

Việc tính toán chính xác giúp:

• Đảm bảo hệ thống luôn ở mức áp suất an toàn, ngăn ngừa các rủi ro tiềm ẩn như nổ đường ống hoặc hỏng thiết bị.
• Chọn đúng kích thước van an toàn, đảm bảo van có khả năng xả lưu lượng đủ lớn khi áp suất vượt quá giới hạn.
• Tối ưu hóa chi phí: Tránh việc chọn van quá lớn hoặc quá nhỏ, gây lãng phí và ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động.

Các khái niệm dùng trong tính áp suất và lưu lượng cho van an toàn

• Áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP): Đây là áp suất lớn nhất mà hệ thống được thiết kế để chịu đựng một cách an toàn.
• Áp suất cài đặt (Set Pressure): Mức áp suất tại đó van an toàn bắt đầu mở ra để xả áp. Thường được cài đặt từ 3-10% cao hơn áp suất làm việc bình thường.
• Lưu lượng xả (Relief Capacity): Là lượng hơi, khí, hoặc chất lỏng mà van an toàn cần xả ra trong một đơn vị thời gian để giảm áp suất về mức an toàn.

Công thức tính áp suất cho van an toàn

Áp suất cài đặt của van phải phù hợp với mức áp suất làm việc của hệ thống. Công thức tính toán áp suất cài đặt thường được thiết lập dựa trên nguyên tắc:

Pset = Pwork + ΔP

Trong đó:

• P_set: Áp suất cài đặt của van an toàn (bar hoặc psi)
• P_work: Áp suất làm việc của hệ thống (bar hoặc psi)
• ΔP: Phần trăm vượt áp cho phép (thường là 3-10% của P_work)

Ví dụ: Nếu hệ thống làm việc ở 8 bar, van an toàn có thể được cài đặt để mở ở mức 8.8 – 9 bar.

Công thức tính lưu lượng xả cho van an toàn

Công thức tính lưu lượng xả cho hệ thống hơi nước

Với hệ thống sử dụng hơi nước, lưu lượng xả được tính theo công thức:

W = K . A . P . √v/T​​

Trong đó:

• W: Lưu lượng xả (kg/h)
• K: Hệ số xả của van (được cung cấp bởi nhà sản xuất)
• A: Diện tích lỗ xả (cm²)
• P: Áp suất tuyệt đối tại đầu vào của van (bar hoặc psi)
• v: Thể tích riêng của hơi nước ở điều kiện đầu vào (m³/kg)
• T: Nhiệt độ tuyệt đối của hơi nước (K)

Công thức tính lưu lượng xả cho hệ thống khí nén

Với khí nén, công thức tính lưu lượng xả như sau:

Q = K . A . P1 . √T1/Z . M​​​

Trong đó:

• Q: Lưu lượng xả (Nm³/h)
• K: Hệ số lưu lượng (Cv hoặc Kv)
• A: Diện tích lỗ xả (cm²)
• P_1: Áp suất tuyệt đối tại đầu vào van (bar)
• T_1: Nhiệt độ tuyệt đối của khí ở đầu vào (K)
• Z: Hệ số nén (thường bằng 1 cho khí lý tưởng)
• M: Khối lượng mol của khí

Ví dụ: Với hệ thống khí nén có P_1 = 10 bar và T_1 = 300 K, bạn có thể dùng công thức trên để tính ra lưu lượng xả cần thiết cho van.

Công thức tính lưu lượng xả cho chất lỏng

Với chất lỏng, công thức tính như sau:

Q = K . A .  √2 . p . (P1 – P2)      ​

Trong đó:

• Q: Lưu lượng xả (lít/giây)
• ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)
• P_1: Áp suất tại đầu vào (bar)
• P_2: Áp suất tại đầu ra (bar)

Ví dụ: Nếu một hệ thống có P_1 = 5 bar và P_2 = 1 bar, với khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 kg/m³, bạn có thể tính ra lưu lượng cần thiết để chọn van phù hợp.

Những lưu ý cần biết khi chọn van an toàn

• Xác định áp suất làm việc tối đa (MAWP) của hệ thống.
• Chọn mức áp suất cài đặt cho van an toàn, đảm bảo nó nằm trong phạm vi 3-10% cao hơn áp suất làm việc.
• Tính toán lưu lượng xả cần thiết dựa trên loại chất lưu (hơi, khí, hoặc chất lỏng).
• Kiểm tra kích thước lỗ xả của van an toàn để đảm bảo khả năng đáp ứng lưu lượng.
• Chọn loại van và vật liệu phù hợp với điều kiện vận hành như nhiệt độ, áp suất và loại chất lưu.
• Kiểm tra tiêu chuẩn sản xuất: Van phải tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế như ASME, API, hoặc EN để đảm bảo độ an toàn.
• Dự phòng dư tải áp suất: Nên cài đặt mức áp suất thấp hơn một chút so với mức tối đa cho phép để tăng độ an toàn.
• Kiểm tra và bảo trì định kỳ: Van an toàn cần được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả, đặc biệt với hệ thống chịu nhiệt độ và áp suất cao.

Việc tính toán áp suất và lưu lượng xả cho van an toàn là bước quan trọng giúp bảo vệ hệ thống và đảm bảo an toàn cho người vận hành. Bạn cần xác định rõ áp suất làm việc, chọn đúng mức áp suất cài đặt, và đảm bảo lưu lượng xả đủ lớn để đáp ứng nhu cầu của hệ thống. Bên cạnh đó, việc chọn đúng loại van và kiểm tra định kỳ cũng là yếu tố không thể bỏ qua để duy trì hiệu suất và độ bền của van an toàn.

Hy vọng rằng bài viết này đã cung cấp cho bạn kiến thức cần thiết để tính toán và chọn đúng loại van an toàn cho hệ thống của mình. Nếu bạn có nhu cầu mua van an toàn hãy liên hệ ngay cho Van Châu Âu thông qua số hotline để được nhân viên tư vấn và báo giá chi tiết nhất nhé!