ラプチャーディスク / ラプチャーディスクについて

ラプチャーディスクの吹出し量の計算方式とは

ラプチャーディスクは、設置する容器や取り扱われる流体によって適用する種類や材質が用いられます。
確実に安全を守るためには、ラプチャーディスクが作動させるように背圧や吹出し温度、吹出し量など必要な条件を計算によって正確に算出しなくてはなりません。
その中でも、吹出し量は計算書の提出が必要なケースもあります。
そこで、吹出し量はどのように求めるのか計算方式を紹介します。

ラプチャーディスクにおける吹出し量とは

ラプチャーディスクは過剰圧力や設定以上の温度が発生した場合に、瞬時に破裂することで過剰圧力や気温上昇を放出して容器や施設の破損を守ります。
この仕組みから、単純な安全装置のように感じられますが、制作時には綿密な計算や破裂試験を行っています。
その過程で算出される吹出し量について見ていきましょう。

吹出し量とは

ラプチャーディスクにおける吹出し量は、予め設定する圧力にて破裂が起こった場合の吹出しを指します。
ラプチャーディスクが吹き出しを継続している時の流体吹出し量を時間単位で計算式によって算出します。

吹出し量計算書の提出について

全ての容器や流体において決められたラプチャーディスクはないので、その容器と流体など使用状況に応じたラプチャーディスクを設置します。
ただし、圧力容器構造規格や高圧ガス保安法が適用されるようなケースは、ラプチャーディスクの認定品はないものの、いくつかの書類提出が必要になります。
その中の書類の1つが吹出し量計算書なのです。

吹出し量の計算方式

吹出し量の計算方式は基準が定められているので、流体や適用規格に合った計算方式を当てはめることができます。
吹出し量の計算方式は以下です。

流体適用規格計算式記号説明
蒸気破裂板式安全装置
JIS B8226-1-2011、付属書JA(圧力容器構造規格)
Qm=5.246KCA(p+1)×0.9Qm:吹出し量(㎏/h)
K:吹出し係数
C:上記の性質による係数
A:吹出し面積(㎟)
p:仕様破裂圧力(MPa)
ただしKについては測定した場合実測値とする
ガス高圧ガス保安法 一般則、液石則、コンビ則W=CKp1A√W:吹出し量(㎏/h)
C:断熱指数に対応する数値
K:吹出し係数の数値
p1:吹出し量決定圧力(MPa.abs)
M:分子量
Z:圧縮係数
T:吹出し量決定圧力におけるガスの温度(K)
破裂板式安全装置 JIS B8226-2000、付属書JA(圧力容器構造規格)Qm=KC’Ap1√×0.9Qm,K,A:①同様
C’:断熱指数に対応する値
M,Z,T:②同様
液体破裂板式安全装置 JIS B8226-1-2011、付属書JA(圧力容器構造規格)Qm=5.09Afuk’√△pQm,A:①同様
fu:液体の動粘性補正係数
K’:吹出し係数で0.62又は該当する法規もしくは規格で制定される値
△p:液体の入り口側と出口側の差圧(Mpa)
σ:液体の密度(㎏/㎥)
高圧ガス保安法(逃し弁)W=16100KA√PGW:流出量(㎏/h)
K:総括流出係数の数値で0.6とする
A:流出面積(㎠)
P:配管抵抗を含めた逃し弁の吐出部における差圧(MPa)
G:逃し弁の入り口温度における流体の比重

まとめ

ラプチャーディスクの吹出し量の計算方式について紹介してきましたが、当てはめる係数や数値が分からない場合には当社にお問い合わせください。
正しい数値で求めることで、安全性を高めるために必要なラプチャーディスクを準備することができます。
もちろん設置する際にも細心の注意を払い、適切に作動するように設置しなくてはなりません。
安全を守るための装置だからこそ、設置に向けた計算や試験、取り付けを万全に行い、施設や工場で働く人たちが安心して働くことができる環境を作っていきましょう。