ISO 4126-10

Safety devices for protection against excessive pressure — Part 10: Sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid two-phase flow

Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives — Partie 10: Dimensionnement des soupapes de sûreté et des disques de rupture pour les débits diphasiques gaz/liquide

General Information

• Status: Not Published
• ICS: 13.240 - Protection against excessive pressure
• Technical Committee: ISO/TC 185 - Safety devices for protection against excessive pressure
• Drafting Committee: ISO/TC 185/WG 1 - Two-phase flow
• Current Stage: 6000 - International Standard under publication
• Completion Date: 02-Sep-2023

Relations

• Consolidates: ISO/TR 17772-2:2018 - Energy performance of buildings — Overall energy performance assessment procedures — Part 2: Guideline for using indoor environmental input parameters for the design and assessment of energy performance of buildings
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 4126-10:2010 - Safety devices for protection against excessive pressure — Part 10: Sizing of safety valves for gas/liquid two-phase flow
• Effective Date: 16-Jun-2018

Standards Content (Sample)

ISO/FDIS 4126--10:20212023(E)
Date: 2022-01-122023-05-10
ISO TC 185/WG 1
Secretariat: DIN
Safety devices for protection against excessive pressure — Part 10: Sizing of safety
valves and bursting discs for gas/liquid two-phase flow

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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
© ISO 20212023, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or
utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or
posting on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested
from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
[e-mail]
www.iso.org
ii © ISO 20212023 – All rights reserved

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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
Contents
Foreword . 7
Introduction. 9
1 Scope . 11
2 Normative references . 11
3 Terms and definitions . 11
3.1 General . 11
3.2 Pressure . 12
3.3 Flow rate . 14
3.4 Flow area . 15
3.5 Fluid state . 15
3.6 Temperature . 16
4 Symbols and abbreviated terms and figures . 17
4.1 Symbols . 17
4.2 Abbreviated terms . 20
4.3 Figures . 21
5 Application range of the method . 24
5.1 General . 24
5.2 Limitations of the method for calculating the two-phase mass flux in safety devices . 24
5.2.1 Flashing flow . 24
5.2.2 Condensing flow . 24
5.2.3 Flashing flow for multi-component liquids . 25
5.2.4 Dissolved gases . 25
5.2.5 Compressibility coefficient ω . 25
5.3 Limitations of the method for calculating the mass flow rate required to be
discharged . 25
5.3.1 Rate of temperature and pressure increase . 25
5.3.2 Immiscible liquids . 26
6 Sizing steps . 26
6.1 General outline of sizing steps . 26
6.2 Step 1 — Identification of the sizing case . 28
6.3 Step 2 — Flow regime at the inlet of the vent line system . 28
6.3.1 General . 28
6.3.2 Phenomenon of level swell . 28
6.3.3 Influence of liquid viscosity and foaming behaviour on the flow regime . 29
6.3.4 Prediction of the flow regime (gas/vapour or two-phase flow) . 31
6.4 Step 3 — Calculation of the mass flow rate required to be discharged . 34
6.4.1 General . 34
6.4.2 Pressure increase caused by an excess in-flow . 34
6.4.3 Pressure increase due to external heating . 36
6.4.4 Pressure increase due to thermal runaway reactions . 39
6.5 Step 4 — Calculation of the dischargeable mass flux through and pressure change in
the vent line system . 43
6.5.1 General . 43
6.5.2 Discharge coefficient of the safety device for two-phase flow, Kdr,2ph. 46
6.5.3 Dimensionless mass flow rate, C . 47
6.5.4 Compressibility coefficient, ω (numerical method) . 48
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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
6.5.5 Calculation of the downstream stagnation condition . 50
6.5.6 Slip correction for non-flashing two-phase flow . 50
6.5.7 Slip correction for two-phase flow in straight pipes . 50
6.6 Step 5 — Ensure proper operation of safety valve vent line systems under plant
conditions . 51
6.7 Simultaneous calculation of the dischargeable mass flux and pressure change in the
vent line system . 51
Annex A (informative) Identification of sizing scenarios . 60
Annex B (informative) Example calculation of the mass flow rate to be discharged . 62
Annex C (informative) Example of calculation of the dischargeable mass flux and pressure
change through connected vent line systems . 66
Annex D (informative) Environmental factor . 84
A (informative) Relationship between this European Standard and the essential
requirements of Directive 2014/68/EU (Pressure Equipment Directive) aimed to be
covered . 85
Bibliography . 86
Foreword . v
Introduction. vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 General . 2
3.2 Pressure . 2
3.3 Flow rate . 6
3.4 Flow area . 7
3.5 Fluid state . 7
3.6 Temperature . 7
4 Symbols and abbreviated terms . 8
5 Application range of the method . 13
5.1 General . 13
5.2 Limitations of the method for calculating the two-phase mass flux in safety devices . 13
5.2.1 Flashing flow . 13
5.2.2 Condensing flow . 14
5.2.3 Flashing flow for multi-component liquids . 14
5.2.4 Dissolved gases . 14
5.2.5 Compressibility coefficient ω . 15
5.3 Limitations of the method for calculating the mass flow rate required to be
discharged . 15
5.3.1 Rate of temperature and pressure increase . 15
5.3.2 Immiscible liquids . 16
6 Sizing steps . 16
6.1 General outline of sizing steps . 16
6.2 Step 1 — Identification of the sizing case . 17
6.3 Step 2 — Flow regime at the inlet of the vent line system . 18
6.3.1 General . 18
6.3.2 Phenomenon of level swell . 18
iv © ISO 20212023 – All rights reserved

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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
6.3.3 Influence of liquid viscosity and foaming behaviour on the flow regime . 18
6.3.4 Prediction of the flow regime (gas/vapour or two-phase flow) . 20
6.4 Step 3 — Calculation of the mass flow rate required to be discharged . 23
6.4.1 General . 23
6.4.2 Pressure increase caused by an excess in-flow . 24
6.4.3 Pressure increase due to external heating . 25
6.4.4 Pressure increase due to thermal runaway reactions . 30
6.5 Step 4 — Calculation ofthe dischargeable mass flux through and pressure change in
the vent line system . 34
6.5.1 General . 34
6.5.2 Two-phase flow discharge coefficient, K . 37
dr,2ph
6.5.3 Dimensionless mass flow rate, C . 39
6.5.4 Compressibility coefficient, ω (numerical method) . 39
6.5.5 Calculation of the downstream stagnation condition . 41
6.5.6 Slip correction for non-flashing two-phase flow . 42
6.6 Step 5 — Ensure proper operation of safety valve vent line systems under plant
conditions . 42
6.7 Simultaneous calculation of the dischargeable mass flux and pressure change in the
vent line system . 43
Annex A (informative) Identification of sizing scenarios . 51
Annex B (informative) Example calculation of the mass flow rate to be discharged . 53
B.1 General . 53
B.2 Step 1 — Identification of the sizing case . 53
B.2.1 General . 53
B.2.2 Input data . 53
B.2.3 Sizing a safety device — Application range of the method . 54
B.3 Step 2 — Flow regime at the inlet of the vent line system . 55
B.4 Step 3 — Calculation of the mass flow rate required to be discharged . 56
Annex C (informative) Example of calculation of the dischargeable mass flux and pressure
change through connected vent line systems . 57
C.1 Input data . 58
C.2 Step 4 – Calculation of the dischargeable mass flux and pressure change through the
vent line system . 59
C.2.1 First estimate of the dischargeable mass flow rate . 59
C.2.2 Calculation of the pressure drop between location 0 and 1 . 61
C.2.3 Calculation of the downstream stagnation conditions . 62
C.2.4 Calculation of the pressure drop between location 1 and 2 . 63
C.3 Calculation of the pressure drop in the safety device . 65
C.3.1 Safety valves . 65
C.4 Calculation of the pressure drop in the discharge pipe . 67
C.4.1 Choice of the outlet line diameter . 67
C.4.2 Calculation of the pressure at the outlet of the safety device . 67
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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
C.5 Simplified calculation of the flow rate through a bursting disc and vent line . 70
C.5.1 Introduction . 70
C.5.2 Input data . 70
C.5.3 Calculation of the flow rate . 72
Annex ZA (informative) Relationship between this European Standard and the essential
requirements of Directive 2014/68/EU (Pressure Equipment Directive) aimed to be
covered . 75
Bibliography . 76
vi © ISO 20212023 – All rights reserved

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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documentsdocument should be noted. This document was drafted in accordance
with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawnISO draws attention to the possibility that some of the elementsimplementation of this
document may beinvolve the subjectuse of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence,
validity or applicability of any claimed patent rights in respect thereof. As of the date of publication of
this document, ISO had not received notice of (a) patent(s) which may be required to implement this
document. However, implementers are cautioned that this may not represent the latest information,
which may be obtained from the patent database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held
responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the
development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations
received (see ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World
Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 185, Safety devices for protection against
excessive pressure, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 69, Industrial valves, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4126-10:2010), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— opening of the method for sizing of bursting discs;
— more thorough iteration for the calculation of the flow rate;
— allowing for slip;
— allowing for velocity in the outlet line and pressure losses in front and after the safety device;
— added an example for flow rate to be discharged (Annex B);
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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
— added an example for dischargeable mass flow rate added and method to estimate pressure drop in
pipe flow (Annex C);
— various correction.
A list of all parts in the ISO 4126 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
viii © ISO 20212023 – All rights reserved

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ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)
Introduction
Well-established recommendations exist for the sizing of safety valves and bursting discs and the
connected inlet and outlet lines for steady-state, single-phase gas/vapour or liquid flow. However, in the
case of a two-phase vapour/liquid flow, the required relieving area to protect a system from overpressure
is larger than that required for single-phase flow when the same vessel condition and heat release are
considered. The requirement for a larger relief area results from the fact that, in two-phase flow, the
liquid partially blocks the relieving area for the vapour flow, by which most of the energy is removed by
evaporation from the vessel.
This document includes a widely applicable method for the sizing of the most typical safety valves and
bursting discs in fluid services encountered in various industrial fields (see Table 1). It is based on the
omega parameter method, which is extended by a thermodynamic non-equilibrium parameter. A balance
is attempted between the accuracy of the method and the unavoidable uncertainties in the input and
property data under the actual sizing conditions.
In case of two-phase flow, the safety device size can influence the fluid state and, hence, the mass flow
rate to be discharged. Furthermore, the two-phase mass flow rate through a safety device essentially
depends on the mass flow quality (mass fraction of vapour) of the fluid at the inlet of the device. Because
these parameters are, in most cases, not readily at hand during the design procedure of a relief device,
this document also includes a comprehensive procedure that covers the determination of the fluid-phase
composition at the safety device inlet. This fluid-phase composition depends on a scenario that leads to
the pressure increase. Therefore, the recommended sizing procedure starts with the definition of the
sizing case and includes a method for the prediction of the mass flow rate required to be discharged and
the resulting mass flow quality at the inlet of the safety device.
The formulae of ISO 4126-7:2013 + /Amd 1:2016 for single-phase flow up to the narrowest flow cross-
section are included in this document, modified to SI units, to calculate the flow rates at the limiting
conditions of single-phase gas and liquid flow.
In this document, the unit bar for pressures is being used 100 000 Pa = 1 bar.
Table 1 — Possible fluid state at the inlet of the safety valve or bursting disc that can result in
two-phase flow
Fluid state at
Cases Examples
device inlet
liquid subcooled (possibly flashing in the safety device) cold water
saturated boiling water
with dissolved gas CO2/water
gas/vapour near saturated vapour (possibly condensing in the safety device) steam
gas/liquid vapour/liquid steam/water
non-evaporating liquid and non-condensable gas (constant quality) air/water
gas/liquid mixture, when gas is desorbed or produced
© ISO 20212023 – All rights reserved ix

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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DISFDIS 4126-10:20212023(E)

Safety devices for protection against excessive pressure —
Part 10: Sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid
two-phase flow
1 Scope
This document specifies the sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid two-phase flow in
pressurized systems such as reactors, storage tanks, columns, heat exchangers, piping systems or
transportation tanks/containers, see Figure 2. The possible fluid states at the safety device inlet that can
result in two-phase flow are given in Table 1.
NOTE The pressures used in this document are absolute pressures, not gauge pressures.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies.
...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 4126-10
ISO/TC 185
Safety devices for protection against
Secretariat: ANSI
excessive pressure —
Voting begins on:
2023-07-07
Part 10:
Voting terminates on:
Sizing of safety valves and bursting
2023-09-01
discs for gas/liquid two-phase flow
Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions
excessives —
Partie 10: Dimensionnement des soupapes de sûreté et des disques de
rupture pour les débits diphasiques gaz/liquide
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. © ISO 2023

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 4126-10
ISO/TC 185
Safety devices for protection against
Secretariat: ANSI
excessive pressure —
Voting begins on:
2023-05-24
Part 10:
Voting terminates on:
Sizing of safety valves and bursting
2023-07-19
discs for gas/liquid two-phase flow
Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions
excessives —
Partie 10: Dimensionnement des soupapes de sûreté et des disques de
rupture pour les débits diphasiques gaz/liquide
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2023
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
ISO copyright office
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
CH-1214 Vernier, Geneva
DOCUMENTATION.
Phone: [phone]
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
Email: [e-mail]
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
Website: www.iso.org
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
Published in Switzerland
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
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NATIONAL REGULATIONS. © ISO 2023

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 S c op e . 1
2 Nor m at i ve r ef er enc e s . 1
3 T erms and definitions . 1
3 .1 G ener a l . 1
3 . 2 P r e s s u r e . 2
3 . 3 F low r at e . 4
3 .4 F low a r e a . 5
3 . 5 F lu id s t at e . 5
3 . 6 Temp er at u r e . 6
4 S ymbols and abbreviated terms and figures . 6
4.1 Symbols . 6
4 . 2 A bbr e v i at e d t er m s . 9
4 . 3 F i g u r e s . 10
5 Application range of the method .11
5 .1 G ener a l . 11
5.2 L imitations of the method for calculating the two-phase mass flux in safety devices . 11
5.2.1 F lashing flow. 11
5.2.2 Condensing flow.12
5.2.3 F lashing flow for multi-component liquids .12
5 . 2.4 D i s s ol ve d gas e s .12
5.2.5 C ompressibility coefficient ω . 13
5.3 L imitations of the method for calculating the mass flow rate required to be
discharged . 13
5.3.1 Rate of temperature and pressure increase .13
5.3.2 Immiscible liquids . 13
6 S i z i n g s t ep s . .14
6.1 G eneral outline of sizing steps . . 14
6.2 S tep 1 — Identification of the sizing case . 15
6.3 S tep 2 — Flow regime at the inlet of the vent line system . 15
6 . 3 .1 G ener a l .15
6.3.2 Phenomenon of level swell . 15
6.3.3 Influence of liquid viscosity and foaming behaviour on the flow regime . 16
6.3.4 Prediction of the flow regime (gas/vapour or two-phase flow) . 18
6.4 S tep 3 — Calculation of the mass flow rate required to be discharged . 21
6 .4 .1 G ener a l . 21
6.4.2 Pressure increase caused by an excess in-flow . 21
6.4.3 Pressure increase due to external heating .22
6.4.4 Pressure increase due to thermal runaway reactions .26
6.5 S tep 4 — Calculation of the dischargeable mass flux through and pressure change
in the vent line system .30
6 . 5 .1 G ener a l .30
6.5.2  Two-phase flow discharge coefficient, K . 33
dr,2ph
6.5.3 Dimensionless mass flow rate, C .34
6.5.4 Compressibility coefficient, ω (numerical method) .34
6.5.5 C alculation of the downstream stagnation condition.36
6.5.6 Slip correction for non-flashing two-phase flow . 37
6.5.7 Slip correction for two-phase flow in straight pipes . 37
6.6 S tep 5 — Ensure proper operation of safety valve vent line systems under plant
conditions . 37
iii
© ISO 2023 – All rights reserved

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ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
6.7 S imultaneous calculation of the dischargeable mass flux and pressure change in
the vent line system .38
6.8 Summary of calculation procedure .38
Annex A (informative) Identification of sizing scenarios .49
Annex B (informative) Example calculation of the mass flow rate to be discharged .51
Annex C (informative) Example of calculation of the dischargeable mass flux and pressure
change through connected vent line systems .55
Annex D (informative) Environmental factor.73
Annex ZA (informative) Relationship between this European Standard and the essential
safety requirements of Directive 2014/68/EU (Pressure Equipment Directive)
aimed to be covered . .74
Bibliography .75
iv
  © ISO 2023 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO [had/had not] received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 185, Safety devices for protection against
excessive pressure, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 69, Industrial valves, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4126-10:2010), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— opening of the method for sizing of bursting discs;
— more thorough iteration for the calculation of the flow rate;
— allowing for slip;
— allowing for velocity in the outlet line and pressure losses in front and after the safety device;
— added an example for flow rate to be discharged (Annex B);
— added an example for dischargeable mass flow rate added and method to estimate pressure drop in
pipe flow (Annex C);
— various correction.
A list of all parts in the ISO 4126 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
© ISO 2023 – All rights reserved

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
Introduction
Well-established recommendations exist for the sizing of safety valves and bursting discs and the
connected inlet and outlet lines for steady-state, single-phase gas/vapour or liquid flow. However,
in the case of a two-phase vapour/liquid flow, the required relieving area to protect a system from
overpressure is larger than that required for single-phase flow when the same vessel condition and heat
release are considered. The requirement for a larger relief area results from the fact that, in two-phase
flow, the liquid partially blocks the relieving area for the vapour flow, by which most of the energy is
removed by evaporation from the vessel.
This document includes a widely applicable method for the sizing of the most typical safety valves
and bursting discs in fluid services encountered in various industrial fields (see Table 1). It is based
on the omega parameter method, which is extended by a thermodynamic non-equilibrium parameter.
A balance is attempted between the accuracy of the method and the unavoidable uncertainties in the
input and property data under the actual sizing conditions.
In case of two-phase flow, the safety device size can influence the fluid state and, hence, the mass flow
rate to be discharged. Furthermore, the two-phase mass flow rate through a safety device essentially
depends on the mass flow quality (mass fraction of vapour) of the fluid at the inlet of the device.
Because these parameters are, in most cases, not readily at hand during the design procedure of a relief
device, this document also includes a comprehensive procedure that covers the determination of the
fluid-phase composition at the safety device inlet. This fluid-phase composition depends on a scenario
that leads to the pressure increase. Therefore, the recommended sizing procedure starts with the
definition of the sizing case and includes a method for the prediction of the mass flow rate required to
be discharged and the resulting mass flow quality at the inlet of the safety device.
The formulae of ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016 for single-phase flow up to the narrowest flow cross-
section are included in this document, modified to SI units, to calculate the flow rates at the limiting
conditions of single-phase gas and liquid flow.
In this document, the unit bar for pressures is being used 100 000 Pa = 1 bar.
Table 1 — Possible fluid state at the inlet of the safety valve or bursting disc that can result in
two-phase flow
Fluid state at
Cases Examples
device inlet
liquid subcooled (possibly flashing in the safety device) cold water
saturated boiling water
with dissolved gas CO /water
2
gas/vapour near saturated vapour (possibly condensing in the safety device) steam
gas/liquid vapour/liquid steam/water
non-evaporating liquid and non-condensable gas (constant quality) air/water
gas/liquid mixture, when gas is desorbed or produced
vi
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
Safety devices for protection against excessive pressure —
Part 10:
Sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid
two-phase flow
1 S cope
This document specifies the sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid two-phase flow
in pressurized systems such as reactors, storage tanks, columns, heat exchangers, piping systems or
transportation tanks/containers, see Figure 2. The possible fluid states at the safety device inlet that
can result in two-phase flow are given in Table 1.
NOTE The pressures used in this document are absolute pressures, not gauge pressures.
2 Normat ive references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016, Safety devices for protection against excessive pressure — Part 7: Common
data
3 T erms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016 and
the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1 General
3.1.1
pressurized system
equipment being protected against excessive pressure accumulation by a safety device
EXAMPLE Equipment can be reactors, storage tanks, columns, heat exchangers, piping systems and
transport tanks/containers, etc.
3.1.2
critical filling threshold
ϕ
limit
maximum initial liquid filling threshold (liquid hold-up) in the pressurized system (3.1.1) at sizing
conditions, up to where vapour disengagement occurs and single-phase gas or vapour flow can be
expected
Note 1 to entry: The critical filling threshold is expressed as a ratio of the total volume of the system.
1
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ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
Note 2 to entry: For filling levels above the critical filling threshold, two-phase flow is assumed to occur.
3.1.3
initial liquid filling level
ϕ
0
liquid hold-up in the pressurized system (3.1.1) at the sizing conditions
Note 1 to entry: The initial liquid filling level is expressed as a ratio of the total volume of the system.
3.1.4
inlet line
piping and associated fittings connecting the pressurized system (3.1.1) to the safety device inlet
3.1.5
outlet line
piping and associated fittings connecting the safety device outlet to a containment system or the
atmosphere
3.1.6
vent line system
combination of safety device, inlet line (3.1.4) and outlet line (3.1.5)
3.1.7
cryogenic vessel
vacuum jacketed vessel intended for application at low temperature involving liquefied gases
3.2 Pressure
3.2.1
maximum allowable working pressure
p
MAW
maximum pressure permissible at the top of a pressurized system (3.1.1) in its operating position for
designated temperature
3.2.2
maximum allowable accumulated pressure
p
MAA
sum of the maximum allowable working pressure (3.2.1) and the maximum allowable accumulation (3.2.3)
Note 1 to entry: The maximum allowable accumulation is established by applicable code for operating and fire
contingencies.
3.2.3
maximum allowable accumulation
Δp
MAA
pressure increase over the maximum allowable working pressure (3.2.1) of a pressurized system (3.1.1)
during discharge through the safety device
Note 1 to entry: The maximum allowable accumulation is expressed in pressure units or as a percentage of the
maximum allowable working pressure.
3.2.4
opening pressure
p
open
predetermined absolute pressure at which a safety valve under operating conditions at the latest
commences to open
2
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ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
3.2.5
absolute overpressure
Δp
over
pressure increase over the opening pressure (3.2.4), p , of the safety device
open
Note 1 to entry: The maximum absolute overpressure is the same as the maximum accumulation, Δp , when
MAA
the opening pressure of the safety valve is set at the maximum allowable working pressure (3.2.1) of the pressurized
system (3.1.1).
Note 2 to entry: The absolute overpressure is expressed in pressure units or as a percentage of the opening
pressure.
3.2.6
overpressure
p
over
maximum pressure in the pressurized system (3.1.1) during relief, i.e. pressure less or equal to the
maximum accumulated pressure
3.2.7
sizing pressure
p
0
pressure at which all property data, especially the compressibility coefficient, ω, are calculated for
sizing the safety device
Note 1 to entry: In the case of tempered and hybrid reactive systems, the sizing pressure shall be as low as
reasonable possible, but should not affect the normal operation. In the case of non-reactive and gassy systems
(3.5.3), the designer may choose a higher value for the sizing pressure, but it shall not exceed the maximum
allowable accumulated pressure (3.2.2).
3.2.8
critical pressure
p
crit
fluid-dynamic critical pressure occurring in the narrowest flow cross-section of the safety valve and/
or at an area enlargement in the outlet line (3.1.5)
Note 1 to entry: At this pressure, the mass flow rate approaches a maximum at a given sizing condition in the
pressurized system (3.1.1). Any further decrease of the downstream pressure does not increase the flow rate
further. Usually, the critical pressure occurs in the safety valve, either in the valve seat, inlet nozzle and/or valve
body. In the bursting disc, critical pressure can occur downstream of the device at a minimum flow area, at the
exit of the vessel or a change in pipe diameter. In long safety device outlet lines, multiple critical pressures can
also occur.
3.2.9
stagnation condition
condition when fluid is at rest
EXAMPLE Fluid in large vessels, where the flow velocity is almost zero, even in case of a discharge of mass.
3.2.10
critical pressure ratio
η
crit
ratio of critical pressure (3.2.8) to the sizing pressure (3.2.7)
3.2.11
thermodynamic critical pressure
p
c
state property, together with thermodynamic critical temperature (3.6.1), at the thermodynamic critical
point
3
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ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
3.2.12
back pressure
p
b
pressure that exists at the outlet of a safety device as a result of pressure in the discharge system
Note 1 to entry: Back pressure can be either constant or variable; it is the sum of superimposed and built-up back
pressure (3.2.13).
3.2.13
built-up back pressure
pressure existing at the outlet of the safety device caused by flow through the valve or bursting disc
and discharge system
3.2.14
inlet pressure loss
Δp
loss
irrecoverable pressure decrease due to flow in the piping from the equipment that is protected to the
inlet of the safety device
3.2.15
blowdown
Δp
BD
difference between opening pressure (3.2.4) and reseating pressure of a safety valve
Note 1 to entry: Blowdown is normally stated as a percentage of the opening pressure.
3.2.16
dimensionless reduced pressure
p
red
local pressure divided by the thermodynamic critical pressure (3.2.11) of the substance
3.3 Flow rate
3.3.1
mass flow rate required to be discharged from a pressurized system
Q
m,out
mass flow rate required to avoid that the pressure exceeds the maximum allowable accumulated pressure
(3.2.2) in the pressurized system (3.1.1) during relief
3.3.2
feed mass flow rate into the pressurized system
Q
m,feed
maximum mass flow rate through a feed line or control valve fed into the pressurized system (3.1.1)
being protected
3.3.3
dischargeable mass flux through the safety device

m
SD
mass flow rate per area through a safety device at the sizing conditions calculated by means of the
certified discharge coefficients for gas and liquid flow
Note 1 to entry: See Formula (49).
4
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ISO/FDIS 4126-10:2023(E)
3.3.4
certified valve discharge coefficient for single-phase gas/vapour respectively liquid flow
K 〈gas〉
dr,g
K 〈liquid〉
dr,l
correction factor defined by the ratio of the theoretically dischargeable mass flux through the safety
device (3.3.3) to an experimentally determined mass flux through a device of the same manufacturer's
type
Note 1 to entry: The discharge coefficient of a safety valve is related to the valve seat cross-section and accounts
for the imperfection of flow through the device compared to that through a reference model (ideal nozzle).
Certified values for gas and liquid flow, K , are usually supplied by valve manufacturers or determined by
d
experiment. Rated discharge coefficients K , equal to 0,9 K , are used to calculate the safety valve sizing area.
dr d
Note 2 to entry: The discharge coefficient of a bursting disc is related to the disc cross-section and accounts for
the imperfection of flow through the device compared to that through a reference model.
3.4 Flow area
3.4.1
safety device sizing area
A
0
most essential result of the sizing procedure in accordance with this document required to select an
adequately sized safety device and defined as the minimum cross-section of flow area
Note 1 to entry: It is important that the dischargeable mass flux through the safety device (3.3.3) be rel
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 4126-10
ISO/TC 185
Dispositifs de sécurité pour protection
Secrétariat: ANSI
contre les pressions excessives —
Début de vote:
2023-07-07
Partie 10:
Vote clos le:
Dimensionnement des soupapes de
2023-09-01
sûreté et des disques de rupture pour
les débits diphasiques gaz/liquide
Safety devices for protection against excessive pressure —
Part 10: Sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid two-
phase flow
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
TION NATIONALE. © ISO 2023

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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 4126-10
ISO/TC 185
Dispositifs de sécurité pour protection
Secrétariat: ANSI
contre les pressions excessives —
Début de vote:
2023-07-07
Partie 10:
Vote clos le:
Dimensionnement des soupapes de
2023-09-01
sûreté et des disques de rupture pour
les débits diphasiques gaz/liquide
Safety devices for protection against excessive pressure —
Part 10: Sizing of safety valves and bursting discs for gas/liquid two-
phase flow
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2023
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
ISO copyright office
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
Tél.: [phone]
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
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DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
Publié en Suisse
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
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TION NATIONALE. © ISO 2023

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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Généralités . 1
3.2 Pression . 2
3.3 Débit . 4
3.4 Section d'écoulement . 5
3.5 État du fluide . 5
3.6 Température . 6
4 Symboles, termes abrégés et figures .6
4.1 Symboles . 6
4.2 Termes abrégés . 9
4.3 Figures . 10
5 Champ d'application de la méthode .12
5.1 Généralités .12
5.2 Limites de la méthode de calcul du flux massique diphasique dans les dispositifs
de sécurité . 12
5.2.1 Écoulement autovaporisant .12
5.2.2 Condensation de l'écoulement . 13
5.2.3 Écoulement autovaporisant pour liquides à plusieurs composants .13
5.2.4 Gaz dissous .13
5.2.5 Coefficient de compressibilité ω. 14
5.3 Limites de la méthode de calcul du débit massique à décharger . 14
5.3.1 Taux d'augmentation de température et de pression . 14
5.3.2 Liquides non miscibles . 14
6 Étapes du dimensionnement .15
6.1 Lignes principales des étapes du dimensionnement . 15
6.2 Étape 1 — Identification des contraintes de dimensionnement . 16
6.3 Étape 2 — Régime d'écoulement à l'entrée du système de lignes d'évent . 17
6.3.1 Généralités . 17
6.3.2 Phénomène d'expansion du niveau . 17
6.3.3 Influence de la viscosité du liquide et du comportement moussant sur le
régime d'écoulement . 18
6.3.4 Prévision du régime d'écoulement (gaz/vapeur ou écoulement diphasique) .20
6.4 Étape 3 — Calcul du débit massique à décharger. 23
6.4.1 Généralités .23
6.4.2 Augmentation de pression provoquée par un écoulement excessif .23
6.4.3 Augmentation de pression provoquée par un échauffement externe .25
6.4.4 Augmentation de pression due aux réactions d'emballement thermique .29
6.5 Étape 4 — Calcul du flux massique déchargeable et de la variation de pression
dans le système de ligne d'évent . 33
6.5.1 Généralités . 33
6.5.2 Coefficient de décharge de l'écoulement diphasique, K .36
dr,2ph
6.5.3 Débit massique sans dimension, C . 37
6.5.4 Coefficient de compressibilité, ω (méthode numérique) .38
6.5.5 Calcul des conditions de stagnation en aval .40
6.5.6 Correction de glissement pour un écoulement diphasique non
autovaporisant .40
6.5.7 Correction de glissement pour un écoulement diphasique dans les tuyaux
droits .40
iii
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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
6.6 Étape 5 — Assurer le fonctionnement correct des systèmes de ligne d'évent de
soupape de sûreté dans les conditions d'installation . 41
6.7 Calcul simultané du débit massique déchargeable et de la variation de pression
dans le système de ligne d'évent . 41
6.8 Résumé de la procédure de calcul . 41
Annexe A (informative) Identification des scénarios de dimensionnement .52
Annexe B (informative) Exemple de calcul du débit massique à décharger .54
Annexe C (informative) Exemple de calcul du flux massique déchargeable et de la variation
de pression à travers les systèmes de ligne d'évents raccordés .58
Annexe D (informative) Facteur environnemental.77
Annexe ZA (informative) Relation entre la présente Norme européenne et les exigences
essentielles de sécurité concernées de la Directive 2014/68/UE (Directive
Équipements Sous Pression) .78
Bibliographie .80
iv
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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 185, Dispositifs de sûreté pour la
protection contre les excès de pression en collaboration avec le Comité européen de normalisation
(CEN) comité technique CEN/TC 69, Robinetterie industrielle, conformément à l'Accord de coopération
technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4126-10:2010) qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— élargissement de la méthode de dimensionnement des disques de rupture;
— itération plus rigoureuse pour le calcul du débit;
— permission de glissement;
— permission de vitesse dans la ligne de sortie et de pertes de pression en amont et en aval du dispositif
de sécurité;
— ajout d’un exemple de débit à décharger (Annexe B);
— ajout d’un exemple de débit massique à décharger et d'une méthode d’estimation de la chute de
pression dans la tuyauterie (Annexe C);
— corrections diverses.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 4126 se trouve sur le site web de l’ISO.
v
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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
vi
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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
Introduction
Il existe des recommandations bien établies pour le dimensionnement des soupapes de sûreté et des
disques de rupture et des lignes d’entrée et de sortie pour un écoulement monophasique gaz/vapeur
ou liquide, en régime constant. Cependant, dans le cas d'un écoulement diphasique vapeur/liquide, la
section de décharge pour protéger un système contre la surpression est supérieure à celle exigée dans
le cas d'un écoulement monophasique, en considérant un récipient dans les mêmes conditions et avec le
même dégagement de chaleur. L'exigence d'avoir une plus grande section de décharge vient du fait que,
dans l'écoulement diphasique, le liquide bloque partiellement la vapeur s'écoulant par cette dernière,
alors que c'est par cet écoulement de vapeur que la majeure partie de l'énergie est éliminée du récipient
par évaporation.
Le présent document comprend une méthode largement applicable, destinée au dimensionnement des
soupapes de sûreté et des disques de rupture les plus courants dans les services fluidiques, dans divers
domaines industriels (voir Tableau 1). Il est basé sur la méthode «omega parameter» étendue par un
paramètre de non-équilibre thermodynamique. On tente d'établir un moyen terme entre la précision
de la méthode et les incertitudes inévitables des données d'entrée et de caractéristiques dans les
conditions de dimensionnement réelles.
Dans le cas d'un débit diphasique, la taille du dispositif de sécurité peut avoir une influence sur l'état
du fluide, et donc sur le débit massique à décharger. En outre, le débit massique diphasique à travers
un dispositif de sécurité dépend essentiellement de la qualité de l'écoulement massique (fraction de la
masse de vapeur) du fluide à l'entrée du dispositif. Puisque, dans la plupart des cas, ces paramètres ne
sont pas facilement accessibles pendant le mode opératoire de conception d'un dispositif de décharge,
le présent document inclut également un mode opératoire complet, qui couvre la détermination de la
composition de la phase du fluide à l'entrée du dispositif de sécurité. Cette composition de phase du
fluide dépend d'un scénario qui conduit à l'augmentation de pression. Par conséquent, le mode opératoire
de dimensionnement recommandé commence par la définition des contraintes de dimensionnement et
inclut une méthode destinée à la prévision du débit massique à décharger et de la qualité résultant de
l'écoulement massique à l'entrée du dispositif de sécurité.
Les formules de l'ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016 pour l'écoulement monophasique jusqu'à la section
droite d'écoulement la plus étroite sont incluses dans le présent document, modifiées en fonction des
unités SI utilisées, afin de calculer les débits aux conditions limites de l'écoulement gazeux et liquide
monophasique.
Dans le présent document, le bar est utilisé comme unité pour les pressions, 100 000 Pa = 1 bar.
Tableau 1 — États possibles du fluide à l'entrée de la soupape de sûreté ou du disque de rupture
pouvant entraîner un écoulement diphasique
État du fluide
à l'entrée Cas Exemples
du dispositif
liquide sous-refroidi (éventuellement autovaporisation dans le dispositif eau froide
de sécurité)
eau bouillante
saturé
CO /eau
2
avec gaz dissous
gaz/vapeur vapeur presque saturée (éventuellement condensation dans le vapeur d'eau
dispositif de sécurité)
gaz/liquide vapeur/liquide vapeur d'eau/eau
liquide non volatil et gaz non condensable (qualité constante) air/eau
mélange gaz/liquide, lorsque le gaz est désorbé ou produit
vii
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions
excessives —
Partie 10:
Dimensionnement des soupapes de sûreté et des disques
de rupture pour les débits diphasiques gaz/liquide
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie le dimensionnement des soupapes de sûreté et des disques de rupture
pour l'écoulement diphasique gaz/liquide dans les systèmes sous pression tels que les réacteurs, les
réservoirs de stockage, les colonnes, les échangeurs thermiques, les systèmes de tuyauterie ou les
réservoirs/conteneurs de transport, voir Figure 2. Les états possibles du fluide à l'entrée du dispositif
de sécurité qui peuvent entraîner un écoulement diphasique sont donnés dans le Tableau 1.
NOTE Dans le présent document, les pressions sont exprimées en pression absolue, et non pas en pression
manométrique.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016, Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives —
Partie 7: Données communes
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 4126-7:2013/Amd 1:2016
ainsi que les suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.1 Généralités
3.1.1
système sous pression
équipement protégé contre l’accumulation excessive de pression par un dispositif de sécurité
EXEMPLE Il peut s’agir de réacteurs, de réservoirs de stockage, d’échangeurs thermiques, de systèmes de
tuyauterie et de réservoirs/conteneurs de transport, etc.
1
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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
3.1.2
seuil de remplissage critique
ϕ
limit
seuil initial maximal de remplissage de liquide (retenue de liquide) dans le système sous pression (3.1.1)
aux conditions de dimensionnement, jusqu'auquel l'échappement de vapeur se produit et l'écoulement
de gaz ou de vapeur monophasique peut être attendu
Note 1 à l'article: Le seuil de remplissage critique est exprimé sous forme de rapport du volume total du système.
Note 2 à l'article: Pour des niveaux de remplissage supérieurs au seuil de remplissage critique, il est supposé
qu'un écoulement diphasique a lieu.
3.1.3
niveau initial de remplissage de liquide
ϕ
0
retenue de liquide dans le système sous pression (3.1.1) aux conditions de dimensionnement
Note 1 à l'article: Le niveau initial de remplissage de liquide est exprimé sous forme de rapport du volume total
du système.
3.1.4
ligne d'entrée
tuyauterie et raccords associés reliant le système sous pression (3.1.1) à l'entrée du dispositif de sécurité
3.1.5
ligne de sortie
tuyauterie et raccords associés reliant la sortie du dispositif de sécurité à un système de confinement
ou à l'atmosphère
3.1.6
système de ligne d'évent
combinaison du dispositif de sécurité, de la ligne d'entrée (3.1.4) et de la ligne de sortie (3.1.5)
3.1.7
récipient cryogénique
récipient à double enveloppe soumis au vide destiné à être utilisé à basse température impliquant des
gaz liquéfiés
3.2 Pression
3.2.1
pression de service maximale admissible
p
MAW
pression maximale acceptable en partie supérieure d'un système sous pression (3.1.1), dans sa position
de service, à une température déterminée
3.2.2
pression accumulée maximale admissible
p
MAA
somme de la pression de service maximale admissible (3.2.1) et de l'accumulation maximale admissible
(3.2.3)
Note 1 à l'article: L'accumulation maximale admissible est établie par les règles applicables d'exploitation et de
contingences d'incendie.
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ISO/FDIS 4126-10:2023(F)
3.2.3
accumulation maximale admissible
Δp
MAA
augmentation de pression au-delà de la pression de service maximale admissible (3.2.1) d'un système sous
pression (3.1.1), pendant la décharge à travers le dispositif de sécurité
Note 1 à l'article: L'accumulation maximale admissible est exprimée en unités de pression ou en pourcentage de
la pression de service maximale admissible.
3.2.4
pression de début d'ouverture
p
open
pression absolue prédéterminée à laquelle une soupape de sûreté commence à s'ouvrir au plus tard
dans les conditions de service
3.2.5
surpression absolue
Δp
over
augmentation de pression au-delà de la pression de début d'ouverture, p (3.2.4) du dispositif de
open
sécurité,
Note 1 à l'article: La surpression absolue maximale est identique à l'accumulation maximale, Δp , lorsque la
MAA
pression de début d'ouverture de la soupape de sûreté est établie à la pression de service maximale admissible
(3.2.1) du système sous pression (3.1.1).
Note 2 à l'article: La surpression absolue est exprimée en unités de pression ou en pourcentage de la pression de
début d'ouverture.
3.2.6
surpression
p
over
pression maximale dans le système sous pression (3.1.1) en décharge, c'est-à-dire pression inférieure ou
égale à la pression maximale accumulée
3.2.7
pression de dimensionnement
p
0
pression à laquelle toutes les données des caractéristiques, en particulier le coefficient de
compressibilité, ω, sont calculées pour dimensionner le dispositif de sécurité
Note 1 à l'article: Dans le cas des systèmes réactifs tempérés et hybrides, la pression de dimensionnement doit
être aussi basse que possible, mais il convient que cela n'affecte pas le fonctionnement normal. Dans le cas des
systèmes gazeux (3.5.3) et non réactifs, le concepteur peut choisir une valeur de pression de dimensionnement
plus élevée, mais elle ne doit pas dépasser la pression accumulée maximale admissible (3.2.2).
3.2.8
pression critique
p
crit
pression critique dynamique du fluide dans la section droite d'écoulement la plus étroite de la soupape
de sûreté et/ou dans un élargissement de la section de la ligne de sortie (3.1.5)
Note 1 à l'article: À cette pression, le débit massique approche un maximum pour une condition de
dimensionnement donnée dans le système sous pression (3.1.1). Toute diminution supplémentaire de la pression
aval n'augmente pas davantage le débit. Habituellement, la pression critique se produit dans la soupape de sûreté,
soit dans le siège de soupape, dans la buse d'entrée et/ou dans le corps de la soupape. Dans le disque de rupture, la
pression critique peut se produire en aval du dispositif au niveau d'une section d'écoulement minimale, à la sortie
du récipient ou à un changement de diamètre de la tuyauterie. Dans les longues lignes de sortie des dispositifs de
sécurité, de multiples pressions critiques peuvent également apparaître.
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3.2.9
condition de stagnation
condition dans laquelle un fluide est au repos
EXEMPLE Fluides dans de grands réservoirs, où la vitesse d'écoulement est proche de zéro, même dans le
cas d’un déchargement de masse.
3.2.10
rapport de pression critique
η
crit
rapport de la pression critique (3.2.8) et de la pression de dimensionnement (3.2.7)
3.2.11
pression thermodynamique critique
p
c
propriété d'état, conjointement avec la température thermodynamique critique (3.6.1), au point critique
thermodynamique
3.2.12
contre-pression
p
b
pression qui existe à la sortie d'un dispositif de sécurité, en raison de la pression dans le système de
décharge
Note 1 à l'article: La contre-pression peut être constante ou variable; c'est la somme de la contre-pression initiale
statique et de la contre-pression engendrée (3.2.13).
3.2.13
contre-pression engendrée
pression existant à la sortie du dispositif de sécurité provoquée par l'écoulement à travers la soupape
ou du disque de rupture et du système de décharge
3.2.14
perte de pression à l'entrée
Δp
loss
diminution irrémédiable de pression due à l'écoulement dans la tuyauterie, depuis l'équipement à
protéger jusqu'à l'entrée du dispositif de sécurité
3.2.15
chute de pression
Δp
BD
différence entre la pression de début d'ouverture (3
...