気液二相流に対する安全弁の口径算定手法＜JSO 4126 Part 10の概要＞

摘要

このうち、ISO 4126 Part 10は、気液二相流に対する安全弁の包括的な口径算定手法を始めて提案した。 それ以前では、API RP 520 Appendix D：Sizing for Two-phase Liquid/vapor Reliefに取り上げられた例がある。 仮に、ある種の発熱反応を考え、反応時間を10時間とする。 従来の計算方法では、総発熱量を反応時間で割って平均の発熱速度を計算し、それを溶媒の蒸発潜熱で割って質量流量を求める。 安全弁の必要面積は、音速の気体の放出を想定して計算する。 しかしこの考え方は間違っている。 なぜなら、暴走が生じた場合、内容物を放出するのに10時間も必要としない。 反応速度は温度上昇と共に加速するからである。 また、蒸発する液体の潜熱によって系が冷却されると仮定しているが、熱分解によって非凝縮性気体が発生する場合にはこの仮定は成立しない。さらに、安全弁の放出能力（マスフラックス）の計算に際して、気体のみの放出を仮定しているが、暴走反応によって気液二相流が発生すると、液が同伴することによりマスフラックスが低下する。 以上により、この計算方法では小さい安全弁のサイズを選定してしまう危険性がある。