10立方安全泄放量的计算

1安全泄放量计算（VT10-16）（按GB/T18442.6-2011附录A）0.容器基本参数（数据）0.1．容器尺寸数据内容器内直径Di=1890mm内容器筒体壁厚t1=10mm内容器外直径D0=1910mm内容器封头壁厚t2=12mm内容器筒体长度h1=3000mm内容器壳体外表面积S1=π*D0*h1=18m2内容器封头外表面积S2=4.14m2内容器壳体外表面积S3=2*S2+S1=26.28m2外容器内直径D1=2300mm外容器筒体壁厚t3=8mm外容器外直径D2=2316mm外容器筒体长度h3=3860mm外容器筒体内表面积S4=π*D1*h3=27.89m2外容器封头内表面积S5=5.53m2外容器壳体内表面积S6=2*S5+S4=38.95m2容器内液位高度h4=3955mm0.2.容器所用绝热材料数据绝热层材料导热系数（正常工况下）λiv=0.00102W/m*k绝热材料的导热系数（火灾环境）λif=0.0295W/m*k绝热层厚度ti=10mm绝热层内外表面积的算术平均值Aim=(S3+S6)/2=32.62m20.3.容器设计参数内容器设计压力P=1.6MPa内容器设计温度T1=77K安全阀整定压力P1=1.6MPa安全阀泄放压力控制在Pd=1.86MPa爆破片泄放压力控制在Pb=1.956MPa0.4.安全阀参数安全阀型号DAH-15A1进出口尺寸进口：M30*1.5外螺纹，出口：G3/4内螺纹阀座处直径d1=15mm排放面积A1=176.71mm2工厂泄放系数f1=0.18额定泄放系数f2=0.9*f1=0.162安全阀出口侧压力P0=0.1MPa0.5.爆破片参数爆破片型号YC8-1.86-22进出口尺寸1/2’’NPT阀座处直径d2=15mm2额定泄放系数f3=0.62排放面积A2=176.71mm20.6.气体特性参数0.6.1氮气特性（查工业气体手册）临界压力P2=3.394MPa临界温度T2=126.05K摩尔质量M=28.01g/mol绝热指数（标准状况）K=1.4014气体常数C=356正常工况泄放温度Td=115K压缩系数Z1=0.651气化潜热q=116.718KJ/kg火灾环境泄放温度Td=115K压缩系数Z2=0.625汽化潜热q=116.718KJ/kg1从热壁（外壳）传入冷壁（内容器）的总热流量的计算1.1非火灾情况1.1.1绝热系统（夹套和绝热材料）完好且处于正常的真空状态下，外部环境温度50℃，内容器为泄放压力（1.86MPa）下储存介质的饱和温度（115K）,此时从热壁传入冷壁的热流量的计算：a.在正常的真空状态下,通过绝热材料传入的热流量计算：Hiv=Uiv*Aim*（Ta-Td）=0.102*32.62*（323-115）=691.99W(1)在正常真空状态下,夹层绝热材料总的传热系数：Uiv=λiv/ti=0.102（W/m2*k）式中：在正常真空状态下，绝热材料在温度Ta与Td之间的平均热导率：λiv=0.00102（W/m*K）(查《低温绝热与贮运技术》)(2)非火灾情况下绝热容器外部最高环境温度：Ta=323K(3)对应于某一深冷介质的容器或传热构件冷端表面温度：Td=115Kb.通过内容器的吊带构件传入的热流量：Hst=Nst*λst*Ast*(Ta-Td)/Lst=8*12.3*0.00064*(323-115)/0.8=16.37W式中：（1）内容器吊带或其它金属支撑构件数量，Nst=8（2）内容器吊带材料（S30408）在温度Ta与Td之间平均导热率：λst=12.3（W/m*K）（查《低温绝热与贮运技术》）内容器吊带或其它金属支撑构件材料的长度，L=0.8m内容器吊带或其它金属支撑构件材料的宽度，w=0.08m内容器吊带或其它金属支撑构件材料的厚度，t=0.008m3内容器吊带构件材料（S30408）的横截面积，A=0.00064m2(3)非火灾情况下绝热容器外部最高环境温度：Ta=323K（4）对应于某一深冷介质的容器或传热构件冷端表面温度：Td=115Kc.通过真空夹层的管道传入的热流量的计算：Htube=∑(λt∗Atubexi∗Ta−TdLini=1+λgas∗Atubexi*Ta−TdLi)=0.2618+0.7567+0.1719+0.06617+0.19358+0.0858+0.7944+0.25699+0.077639+0.17581+0.1724=3.0132W顶充管Htube1=(23+0.0201)∗0.000289027∗(323−115)5.286=0.2618W底充管Htube2=(23+0.0201)∗0.000289027∗(323−115)1.829=0.7567W蒸汽返回管Htube3=(23+0.0201)∗0.000201062∗(323−115)5.602=0.1719W气相仪表管Htube4=(23+0.0201)∗0.0000754∗(323−115)5.456=0.06617W液相仪表管Htube5=(23+0.0201)∗0.0000754∗(323−115)1.865=0.19358W溢流管Htube6=(23+0.0201)∗0.000100531∗(323−115)5.609=0.0858W辅助提液管Htube7=(23+0.0201)∗0.000289027∗(323−115)1.742=0.7944W安全管Htube8=(23+0.0201)∗0.000289027∗(323−115)5.385=0.25699W节能管Htube9=(23+0.0201)∗0.000100531∗(323−115)6.2=0.077639W虹吸提液管Htube10=(23+0.0201)∗0.000201062∗(323−115)5.476=0.17581W虹吸提液管Htube11=(23+0.0201)∗0.000201062∗(323−115)5.584=0.1724W式中：（1）通过真空夹层的管道材料在温度Ta与Td之间平均热导率：λt=(λa+λc)/2=(35.4+10.6)/2=23W式中：真空夹层的管道材料（06Cr19Ni10）在热端的导热率：λa=35.4（W/m*k）（查《低温绝热与贮运技术》）真空夹层的管道材料（06Cr19Ni10）在冷端饱和温度下（深冷介质在泄放压力1.86MPa）的热导率；λc=10.6（W/m*k）（查《低温绝热与贮运技术》）(2)穿过真空夹层的内容器第i管的横截面积Φ34*2管横截面积Atube1=0.000201062m24Φ48*2管横截面积Atube2=0.000289027m2Φ18*2管横截面积Atube3=0.000100531m2Φ14*2管横截面积Atube4=0.0000754m2(3)第i根管在真空夹层中的长度顶充管L1=5.286m底充管L2=1.829m蒸汽返回管L3=5.602m气相仪表管L4=5.456m液相仪表管L5=1.865m溢流管L6=5.609m辅助提液管L7=1.742m安全管L8=5.385m节能管L9=6.2m虹吸提液管1L10=5.476m虹吸提液管2L11=5.584m（4）所储存介质的气体导热率λgas=0.0201（W/m*K）（查《低温绝热与贮运技术》）(5)非火灾情况下绝热熔器外部最高环境温度Ta=323K(6)对于某一深冷介质的容器或传热构件冷端表面温度Td=115K1.1.2在非火灾和绝热层完好，且处于正常的真空状态下，由热壁传入冷壁的总热流量：H1=Hiv+Hst+Htube=691.99+16.37+3.0132=711.372W式中：H1——在非火灾和绝热层完好且处于正常的真空状态下，由热壁传入冷壁的总热流量1.1.3绝热系统完好且处于正常的真空状态下，外部为环境温度，内容器的温度为泄放压力所储存的介质的饱和温度，且增压系统处于全开工作状态下，热壁经由绝热系统，构件和增压汽化器输入内容器的总热流量：H2=H1+HPBC=711.372+=W式中：（1）增压器产生的热流量，HPBC(W)HPBC=UPBC*APBC*(Ta-Td)=式中：增压器总的对流传热系数，UPBC=增压器总的外部传热面积，APBC=非火灾情况下绝热容器外部最高环境温度，Ta=323K对应于某一深冷介质的容器或传热构件冷端表面温度，Td=115K注：汽化器传热系数的推导:UPBC=1/[1/αf+ζ/λ+1/(α*β*η)]（W/m2*k）因为，管内汽化换热系数αf及铝的热导率远大于管外的自然对流换热系5数α，故在工程计算中可将式中1/αf及ζ/λ略去不计，于是上式可简化为：UPBC=α*β*η=式中：αf——低温流体与管壁的对流换热系数，（W/(m2*k)）ζ——管壁厚度，0.003（m）λ——铝的热导率，117.23（W/(m*k)）（查自《铝制化工设备》表2-59及《深冷手册（下）》表7-29）α——空气与翅片管的自然对流换热系数，（W/(m2*k)）对于星型翅片管，可按空气对平壁的自然对流换热准则方程求αα=λ0*Nμ/y=式中：Nμ——努塞尔准数λ0——空气的导热系数，0.02059w/m*ky——翅片高度，0.12m推导α的最大值：层流时：（Gr*Pr）=Nμ=α=λ0*Nμ/y=紊流时：（Gr*Pr）=Nμ=α=λ0*Nμ/y=β——肋化系数，β=F2/F1=F1，F2——翅片管的内外表面积η——肋化效率η=th(my)/my=式中：y——翅片高度，0.12mm=√α∗Uλ/A2U=2H=1.6mH——肋片长或管长A=HX=X——翅片长度，0.003m1.1.4绝热系统完好，但夹层已丧失真空状态下，外部温度为环境温度，内容器的温度为泄放压力下所储存介质的饱和温度，从热壁传入内容器的总热流量计算：H3=Hi1+Hst+Htube=20013.3+16.37+3.0132=20032.6832W式中：H3——绝热系统完好，但夹层已丧失真空，外部温度为环境温度，内容器的温度为泄放压力下所储存介质的饱和温度，从热壁传入内容器的总热流量Hi1——夹层丧失真空的状态下，通过绝热材料输入的漏热率Hi1=Ui1*Aim*(Ta-Td)=2.95*32.62*(323-115)=20013.3WUi1——在大气压力下和环境温度下，绝热材料总的传热系数Ui1=λi1/ti=0.0295/0.01=2.95（W/m*k）6λi1——夹层已丧失真空，在大气压力下绝热材料充满或吸附空气或介质气体，在温度Ta与温度Td之间的平均热导率ti——绝热材料的名义厚度Aim——绝热层内外表面积的算术平均值Ta——非火灾情况下绝热容器外部最高环境温度Td——对于某一深冷的容器或传热构件冷端表面温度1.2火灾情况1.2.1真空绝热容器的绝热系统完好或部分完好，但夹层真空已丧失，储存的介质（以液氮计）温度达115K,且外部遭遇火灾或922k高温的情况下，由热壁传入内容器的总热流量：H4=2.6*(922-Td)Uif*Ar0.82=90129.88W式中：（1）Td——对应于某一深冷介质（以液氮计）的容器或传热构件冷端表面温度，设定于115K（2）Uif——在火灾条件下（外部温度为922k和大气压下）绝热材料总的传热系数：Uif=λif/ti=0.0295/0.01=2.95(W/m2*k)式中：λif——真空绝热深冷窗口外部遭遇火灾或遭遇922K的高温，夹层真空已经丧失，在大气压力下，绝热材料充满介质气体或空气，但能有效的阻止热传导、热对流和热辐射;绝热材料在Td与922K之间的平均导热率，取两者（气体或空气）之中的较大值，0.0295（W/m*k）(查《低温绝热与贮运》表3-32)ti——绝热材料的名义厚度，0.01m（3）Ar——内容器与外壳面积的平均值，立式容器，Ar=π*D*h4=3.14*2.095*3.995=26.29m2式中：D——内容器与外壳直径的平均值，2.095mh4——设计最大液位高度，3.995m1.2.2