自然落下。ヘッドタンクのフィードラインの設計注意点

配管配管

NEONEEETです。

化学工場で反応のための液をフィードする方法として、典型例がヘッド方式です。

少流量を確実に制御しながらフィードできるのがヘッド方式のポイント。

このフィードラインを単純な配管と考えていると痛い目にあいがちです。

とりあえず配管を繋げました。

液が流れませんでした。

こんな事が起こりがちです。起こったときは悲惨ですよ。

注意点をまとめてみました。

略フロー

ヘッドタンクのフィード方式の略フローを見てみましょう。

フローの上が高い位置にあるので、左上のタンクから右下のタンクに液を送るケースです。

この配管ラインの設計について以下のことを注意すべきです。

流速制限

第一に流速制限・口径設計がポイントになります。

0.3~0.5m/s程度の速度に抑えましょう。

流速がこれ以上高いと、圧力損失が出過ぎます。

圧力損失が大きく大気圧を越えてくると、必要な流量を流せなくなります。

配管勾配

配管ラインは勾配を付けるようにしましょう。

上の略フローのように配管水平部ができるのは好ましくありません。

水平部があるだけで液たまりができ、圧力損失を上げる原因になります。

ガラスライニングやフッ素樹脂ライニング配管では勾配を付けるとすると45°にほぼ限定されます。

配管設計が難しいですが、できるだけ知恵を絞りましょう。

均圧ライン

ヘッドラインで最も忘れ去られがちなのが均圧ラインです。

これは上の略フロー中の流量調整弁のガスたまりを気にしています。

均圧ラインが無いと流量調整弁にガスが溜まり、そこに液体を流そうとしてもガスが抵抗となります。

必要な流量を流せなくなったり、ハンチングを起こしたりします。

反応では安定して一定の流量を起こる必要があるので、流量不足や振れが大きいととても困ります。

こんなときに均圧ラインを付けます。

フィードラインの口径より1サイズ・2サイズ下げることが一般的。

流量計の1次側ではなく2次側に均圧ラインを付けると良いです。

たまに1次側に付けるケースがありますので、注意しましょう。

液体が右下のタンクに流れるときに、タンクからガスが上がってくる可能性があります。

液体の物性によっては危険なガスもありますので、均圧ラインの設置は問題となるパターンがあります。

流量計と液満たし

ヘッドラインには流量計を設置します。

流量計としてコリオリ式面積式が一般的です。

コリオリ式ならあまり考えることはありませんが、面積式なら液満たしのラインを作らないといけません。

上の略フローのように、逆Uシールを作って、下から上に流れるラインに流量計を付けます。

こうすると逆Uシールには常時液が満たされた状態になり、ガスと液が混じって流量を測定できないという問題を回避することができます。

流量計のラインは右下の送り先のタンクにできるだけ近い方が良いでしょう。

逆Uシールの底部高さは、タンクノズルより高い方が好ましいですが、必須ではありません。

いずれも流量計の圧力損失に余裕を持たせて、流量計出口での圧力損失がほぼゼロになるようにするためです。

最後に

ヘッドタンクのフィードラインの設計注意点を紹介しました。

流速制限・配管勾配・均圧ライン・流量計と液満たし。

普通のポンプラインとは違う考慮が必要です。見落としがちですよ。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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