Caractéristiques des soupapes

ORIFICES NORMALISES

La taille des orifices (buses) des soupapes est définie par des normes internationales.
Chaque taille d'orifice est désigné par une lettre de D à W.
Pour chaque taille d'orifice, les diamètre des raccordements d'entrée et de sortie sont définis.
Le tableau suivant donne ces caractéristiques:

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type  section  raccordements(ent * sort)
orif.   cm²   diamètre en pouces(25,4mm)
----- ------- --------------------------
D      0.71    1 * 2  1.5 * 2  1.5 * 2.5
E      1.26    1 * 2  1.5 * 2  1.5 * 2.5
F      1.98    1 * 2  1.5 * 2  1.5 * 2.5
G      3.24  1.5 * 2.5  1.5 * 3  2 * 3
H      5.06  1.5 * 3    2 * 3
J      8.3     2 * 3  2.5 * 4    3 * 4
K     11.86    3 * 4
L     18.41    3 * 4    4 * 6
M     23.20    4 * 6
N     28.00    4 * 6
P     41.20    4 * 6 
Q     71.20    6 * 8
R    103.0     6 * 8    8 * 10
T    168.0     8 * 10
V    264.0
W    393.0    
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CAPACITE D'EVACUATION

La capacité d'évacuation de la soupape est donné par les relations suivantes:
pour les GAZ:
débit(kg/h)=K*Pres*Cm*Ct*Cg*Cz*Ccp
pour les LIQUIDES:
débit(t/h)=K*racine(deltaP)*Cd*Csp
pour la VAPEUR:
débit(kg/h)=K*Pres*Csh*Ccp

avec K: coefficient de débit
Pres: pression amont (bar absolu)
Cm: correction de masse molaire
Ct: correction de température
Cg: correction de coef. de détente
Cz: correction du coef de compressibilité du gaz (Z)
Cd: correction de densité liquide
Csp: correction de surpression
Ccp: correction de contre-pression
Csh: correction de surchauffe
deltaP:différence de pression amont-aval

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Orifice    Coefficients de débit (K)
          Gaz     Liquide    Vapeur
------  -----     -------   -------
D         55        1.4       33
E         97        2.5       59
F        152        4.0       93
G        249        6.5      152
H        390       10.1      238
J        639       16.6      390
K        913       23.7      560
L       1420       36.8      865
M       1790       46.0     1090
N       2160       56.0     1315
P       3170       82.0     1940
Q       5480      142.0     3350
R       7930      206.0     4840
T      12900      336.0     8000
V      20300      528.0    12000
W      30300      786.0    18000
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CORRECTION POUR CONTRE-PRESSION Ccp

Tant que la pression aval est inférieure à 55% de la pression amont, l'écoulement est dit critique, et le débit est indépendant de la pression aval.
Pour des pressions aval supérieures, le débit est minoré par le facteur ci-dessous:

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Paval/Pamont    Ccp
(P absolue)
------------    ----
 <=0.55         1.0
   0.65         0.97
   0.70         0.95
   0.75         0.90
   0.80         0.85
   0.85         0.76
   0.90         0.64
   0.92         0.58
   0.94         0.50
   0.96         0.41
   0.97         0.36
   0.98         0.30
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CORRECTION POUR SURCHAUFFE DE LA VAPEUR

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Pression          Température
bars eff              °C
       200  250  300  350  400  500  600
---   ----------------------------------
  2   0.99 0.94 0.89 0.86 0.82 0.76 0.72
 20        0.97 0.91 0.87 0.83 0.77 0.72
 60             0.96 0.90 0.85 0.78 0.73
110                  0.97 0.89 0.84 0.74
160                  0.99 0.95 0.82 0.75
200                       1.0  0.84 0.76
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CORRECTION DE MASSE MOLAIRE Cm

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 Masse        Cm     Masse        Cm
molaire (g)         molaire (g)
-----------  ----   -----------  ----
    2        0.26      40        1.17
    5        0.42      50        1.31 
   10        0.59      70        1.55
   20        0.83     100        1.86
   29        1.00     150        2.27
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CORRECTION DE TEMPERATURE Ct

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T°C    50  100  150  200  250  300  400
---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
 Ct  0.95 0.89 0.83 0.79 0.75 0.71 0.66
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CORRECTION DE COEFFICIENT DE DETENTE Cg

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Cp/Cv 1.00  1.10  1.20  1.30  1.40  1.50
----- ----  ----  ----  ----  ----  ----
  Cg  0.89  0.92  0.95  0.97  1.00  1.02
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CORRECTION DE COMPRESSIBILITE Cz

Fonction du coefficient de compressibilité Z, c'est-à-dire des pressions et températures réduites (Pr=P/Pc et Tr=T/Tc)
Cz vaut 1 si Z vaut 1

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Pr                    Tr
         0.6  0.8  1.0  1.2  1.5  1.8
----    -----------------------------
0.01    1.03  
0.1          1.04 1.02 1.01
0.2          1.09 1.04 1.02 1.01 1.00
0.4               1.09 1.04 1.02 1.01
0.6               1.15 1.07 1.03 1.02
0.8               1.27 1.15 1.04 1.02
1.0               1.58 1.12 1.05 1.02
1.4                    1.20 1.07 1.03
1.8                    1.27 1.08 1.03
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CORRECTION DE DENSITE LIQUIDE Cd

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densité:   0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50
--------   ---- ---- ---- ---- ---- ----
     Cd:   0.71 0.84 0.95 1.05 1.14 1.22
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CORRECTION DE SURPRESSION Csp

Pour les liquides, la capacité de la soupape dépend de la surpression (accumulation) qu'on admet au dessus de la pression de début d'ouverture.

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surpression:   10%   20%   25%
------------   ---   ---   ---
       Csp :   1.0   1.5   1.7
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