유체에 대한 Packing, Gasket선정

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1 유체에 대한 Packing, Gasket선정
4-1. Valve선정 Procedure VALVE선정의 순서는 일반적으로 BODY, 구동부, ACCESSORIES의 순서로 진행되며 유체를 흘러가게 하고, 유체와 직접 접촉하는 부위로서 사용자의 조건과 그 사용목적에 적합하고 경제적이게 선정하여야 한다. 아래의 공정도와 같이 선정과정이 진행되며 중요한 과정에 관하여는 별도로 설명을 하고자 한다. NO YES 시작 DATA SHEET 작성 보정 적용? CV 보정계산 CV 계산 (VALVE 용량선정) Valve 형식선정 Valve 특성 및 Size결정 Rangeability, 허용누설량 확인 적정 유속? Body Size 변경 소음 계산 소음 제한? 소음대책 수립 유체에 대한 Body, Trim 재질선정 유체에 대한 Packing, Gasket선정 온도와 압력 규정이내 인지 확인 경제성? 기종결정 구동부 및 Accessories선정 선정완료

2 4-1. Valve Size 선정 (Cv값 : 용량계수)
1. ON-OFF VALVE : 제어 목적이 아닌, 단순히 OPEN & CLOSE 개념으로 압력손실이 적게하기 위해 일반적으로 배관사이즈에 맞게 선정. 2. CONTROL VALVE : Control Valve는 유체의 흐름을 제어하고 조절하는 역할을 완벽하게 하기 위해서는 적절한 형태, 크기, Trim이 설계되어져야 한다. 특히 Valve의 Size는 현장 조건에 따라 정확히 선정이 되어야 설계자 및 시공자가 요구했던 성능을 발휘할 수 있다. 이러한 Valve Sizing을 위하여 용량계수(Cv)라는 개념이 도입되었으며 적정한 Control Valve의 Size선정은 주로 Valve의 Cv값을 계산하여 여기에 매칭되는 Valve의 Size를 적용한다. (Valve 제품별 Cv값은 Maker 제품정보에서 확인 할 수 있다.) Cv = 밸브 전후의 차압을 1 PSI(0.0703kgf/cm2)로 유지하고 60℉(15.6℃)의 청수를 흘렸을때의 이때 흘러간 유량을 US gal/min (1 galon = ℓ)으로 표시한 계수  Size 선정의 필수 요구조건 조건 세부항목 유량조건 • 유량 - 최대(MAX), 정상(NOR), 최소(MIN) 운전시 유량값. • 압력 - 최대, 정상, 최소 유량일 때의 1차압(Inlet pressure), 2차압(Outlet pressure). • 온도 - 최대, 정상, 최소 운전상태에서의 온도값. 유체특성 • 유체의 상태 : 액체 / 가스 / STEAM / 혼합유체 • 비중(Specific Gravity) • 점도(Viscosity) : 액체의 경우, Cv 계산에 있어서 주요한 변수 • Vapor pressure, Critical Pressure 기타 • 배관조건 :Valve 전후단에서의 배관크기 • 공정상의 영향 • 경제성 : Valve 초기가격, 수리 및 교환의 용이성 • Valve Type : 밸브회사측에 통상적으로 제공되어지는 기본조건

3  Cv 계산 순서도 일반적으로 Cv치(Valve 용량계수)는 액체, 가스, 증기로 나누어 간이식으로 계산할 수 있으나 이는 실험실의 곧은 배관에서의 결과로 실제 적용 시, 점도, Pipe효과, Cabitation, Flashing 등에 관하여 보정을 하여야 보다 정확한 값을 얻을 수 있다. YES △P ≥ FL2(P1 - PVC) NO Q1 x G1 d x μ YES 〈 NO YES 혼합유체 인가? NO YES 압축성 유체인가? NO 배관경보다 BODY구경이 작은가? YES NO

4  Cv 계산식 Procedure (Valve Size 선정 방법)
Cv값을 구한다. 즉 최대유량, 최소차압 상태의 Cv값은 최대 Cv값이 되며, 최소유량, 최대차압 상태의 Cv값은 최소 Cv값이 된다. 2) 산정된 최대 Cv값에 10~20%의 여유(보정치의 정확도가 떨어지거나 간이식의 경우)를 더하여 호칭지름을 선정 하는 것이 보통이다. 또한 Control 밸브의 종류에 따라서 최소조정 가능유량 또는 Rangeability (제어가능한 최대 유량과 최소 유량의 비)가 정해져 있으므로 산정된 최소 Cv값에도 주의해야한다.  기본식 : FCI (Fluid Control Institute) 방식  보정식 : ISA(Instrument Society of America) 방식 유 체 압 력 조 건 P2 ≥ P1 / 2 P2〈 P1 / 2 액 체 가스 상온 (0~60℃ 이내) 온도보정 (상기온도 이외) 증기 포 화 과 열 CHOKED FLOW 보정식 점성유체의 Cv = Cv기본치 x K 혼합유체의 Cv = (Cvl + Cvg) x (1 + Fm x Ma x Mp) 압축성유체의 REDUCER 영향의 Cv = Cv기본치 + (Cv기본치 x 감소율)

5 Cv : 밸브의 용량계수 Gl : 액체의 비중 Gg : 기체의 비중 Ql : 액체의 체적유량(m3/h) Qg : 기체의 체적유량(Nm3/h) - STANDARD 상태(15℃, 1 atm) Qg' : 기체의 체적유량(m3/h) W : 증기의 중량유량(kg/h) △P : 차압(= P1 - P2)(kgf/cm2 Abs) P1 : 밸브 입측압력(kgf/cm2 Abs) P2 : 밸브 출측압력(kgf/cm2 Abs) t : 사용상태의 온도(℃) t' : 과열도(℃) Pvc : 축류부의 압력(VENA-CONTRACTA)(kgf/cm2 Abs) Pc : 액체의 임계압력(kgf/cm2 Abs) FL : 압력회복계수(밸브의 압력회복율을 나타내는 지표로서 밸브형식에 따라 거의 정해져 있음 = √((P1-P2)/(P1-Pvc))) X : 압력강하비(= △P / P1) XT : 정격압력 강하비계수 Y : 팽창계수 Z : 압축계수 FK : 비열비계수 T1 : 절대온도로 표시한 사용온도(= t℃) d : 밸브경(mm) μ : 점도 cP = C.S x G Iv : 점성지수 C.S : CENTISTOKES SSU : SAY BOLT UNIVERSAL SECONDS cP : CENTIPOISES K : 점도보정계수 Cvl : 액체부분에 대해서만 계산한 Cv Cvg : 기체부분에 대해서만 계산한 Cv Fm : 가스용적비(Vr)에 의한 수정계수 Ma : 면적비에 의한 수정계수(= 실개구면적 / 밸브전개구면적) Mp : 압력강하비(X)에 의한 수정계수 Vg : 증기부분의 비용적(m3/kg) Vl : 액체부분의 비용적(m3/kg) f : 건조도(증기kg/혼합kg) k : 과열보정계수(CORRECTION COEFFICIENT TO SUPERHEAT) k = x DEGREE C OF SUPERHEAT(t') Pv : 액체의 포화증기압력(kgf/cm2 Abs) V : 유속(m3/h)

6  Valve구경 선정기준  Valve구경 선정 예제 (감압밸브)
밸브 구경 선정시 기준이 되는것은 밸브(P1,P2)의 차압과 유량이다. 이때 차압을 P1의 압력과 설정압력의 차이를 적용하여 선정하나 유량 특성도에서도 알 수 있듯이 설정 압력상태에서의 유량은 최소 유량만 흐르기 때문에 용량 부족현상이 발생한다. 그러므로 차압(ㅿP)적응시 2차압력 (P2)을 설정압력 + Offset 0.5kgf/cm2으로 하여 선정하면 용량 부족현상을 방지할 수 있다. 또한 1차압력(P1)의 변화가 있다면 최소압력을 기준하여 계산하면 안전을 고려하여 최소 차압과 최대유량을 기준하여 구경을 선정하는 것이 좋다.  Valve구경 선정 예제 (감압밸브) 1차측 압력이 6kgf/cm2, 설정압력이 3kgf/cm2, 유량이 20m3/hr의 물을 공급시키려고 할때 밸브의 구경은?  Cv값 계산  Q = 유량, G1 = 비중 ㅿP = P1-(Offset 0.5+P2)  Valve 구경 선정 (Maker Catalogue에서 선정) 설계자는 사전에 여러 Maker의 Catalogue를 확보하였다가 Valve선정 시, Cv값을 계산하여 Valve Size를 간단히 선정할 수 있다. 특수한 경우는 모든 특성을 감안하여 설계자가 직접 Size등을 지정하나, 일반적인 경우는 Maker의 추천을 받아 Valve의 성능을 검토,평가하여 선정한다.

7  Valve Sizing Factor (참고용)
Valve Type Trim 형상 흐름 방향 D = d D = 2d Cd FL xr Fd FS KC CD FLP xTP Sigle Port Globe On-Off형 양방향 11 0.90 0.75 1.0 1.05 - 2.8 0.85 1.04 V-Skirt형 9 1.5 1.38 2.3 0.86 1.36 Contoured Plug형 개방향 0.72 0.65 0.73 폐방향 0.80 0.55 1.09 0.58 0.76 0.57 1.08 V-Plug형 9.5 2.4 Cage형 14 1.06 3.5 0.82 16 0.70 1.11 4.0 0.71 Double Globe 0.84 0.83 13 3.3 D-Plug형 0.79 12.5 3.1 Angle Valve Full Port형 20 1.12 0.53 5.0 0.69 0.68 17 0.64 4.3 0.78 Ventry형 22 0.50 0.20 1.29 0.17 5.5 0.46 0.26 1.26 Ball Valve Reduced Bore 30 0.15 1.28 0.25 7.5 0.47 0.24 1.22 V-notch 25 1.25 0.22 6.3 0.33 1.21 Butterfly Valve Control(60˚) 0.38 0.92 0.3 0.63 0.43 0.91 On-OFF(90˚) >3.0 1.01 >7.5 0.45 0.97

8 첨부4. Maker Catalogue 일반적으로 특정 Process에 적용할 Valve를 선정 할 때는 선정기준을
Maker에서 제공하는 Valve의 Catalogue는 업체에 따라 차이가 있으나 기본적으로 다음과 같은 사항을 포함하고 있다. 1) Valve 사진 및 단면 및 구성도 : 왼쪽의 그림과 같이 형식과 내부구성, 치수기준을 확인할 수 있다. 2) Size별 치수와 Cv값 : 구경별로 치수가 수록되며, Size선정의 참고자료로 밸브 용량계수 (Cv)값이 구경별로 수록되어 용량의 검토자료로 제공된다. 3) 밸브사양 : 적용가능 유체, 사용압력, 사용온도, 접속방법, 재질(Body, Trim), 구동방식 등이 상세표기 되어 Interface 결정의 참고자료를 제공한다. 4) 주문방법 : 적합한 Valve의 선정을 위하여 여러 고려사항을 고려하여 적용유체, 온도, Size, 재질(Body, Trim), Seat (Type, 재질), 접속Type 등을 명확히 하여 주문여야 해당 Process에 가장 적합한 Valve를 선택할 수 있다.