安全阀的工艺计算

泄放量1.阀门误关闭体积泄放流量，m3／hVV=B·H／(Gl·Cp)体积膨胀系数，l／℃B正常工作条件下最大传热量，kJ／hH液相密度，kg／m3：Gl定压比热，kJ／(kg℃)CP2.换热管破裂质量泄放流量，kg／hWW=5.6·d2·(Gl×ΔP)1/2管内径，mmd液相密度，kg／m3Gl高压侧(管程)与低压侧(壳程)的压差，MPaΔP本公式适用于高压流体为液相。3.外部火灾卧立式容器：距地面7.5m或距能形成大面积火焰的平台之上7.5m高度范围内的容器外表面积与最高正常液位以下的外表面积比较，取两者中较小值。1.对于椭圆形封头的设备全部外表面积为，m2AeAe=πD0(L+0.3D0)设备直径，mDo设备总长(包括封头)，mL2.容器外壁校正系数(F)根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程》(1991年1月1日施行)中规a．容器在地面上无保温：F＝1.0b.容器在地面下用砂土覆盖：F＝0.3c.容器顶部设有大于10l／(m2·min)水喷淋装置：F=0.6d．容器在地面上有完好保温，见式(1.10—4)。根据美国石油学会标准API—520：a．容器在地面上无保温：F＝1.0b．容器有水喷淋设施：F＝1.0c．容器在地面上有良好保温时，按式(1.10—2)计算：保温材料的导热系数，kJ／(m·h·℃)λ保温材料厚度，mdo泄放温度，℃t安全阀计算容器外壁校正系数(F)604.2904.410Ftdd．容器在地面之下和有砂土覆盖的地上容器，(F)值按式(1.10—2)计算，将其中的保温材料的导热系数和厚度换成土壤或砂土相应的数值。另外，保冷材料一般不耐烧，因此，保冷容器的外壁校正系数(F)为1.0。 安全泄放量(1)根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程》(1991年1月1日施行)a.无保温层泄放量，kg／h：W泄放条件下的汽化热，kJ／kg：Hl润湿面积，m2；A容器外壁校正系数，取1.10.3(1)中的取值Fb.有保温层泄放量，kg／hW泄放温度，℃t保温材料的导热系数λ保温材料的厚度，md0(2)根据美国石油学会标准API－520中规定：对于有足够的消防保护措施和有能及时排走地面上泄漏的物料措施时，泄放量，kg／h：W否则，采用式(1.10—6)计算：泄放量，kg／h：W式中符号同式(1.10—3)，F取1.10.3(2)中的取值。F最小泄放面积的计算2.1       根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程))(1991年1月113施行)中(1)对于气体、蒸汽在临界条件下的最小泄放面积为：最小泄放面积，mm2a质量泄放流量，kg／hW气体特性系数X泄放压力，MPaP50.822.5510lFWAH0.8202.61(650)ltWAdH50.821.55510lFWAH50.822.5510lFWAH013.16WZTaXPMC气体压缩因子Z泄放温度，KT分子量M流量系数(C0)由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，对于全启式安全阀C0=0.6～0.7；对于带调节圈的微启式安全阀:C0=0.4～0.5；对于不带调节圈的微启式安全阀：C0=0.25～0.35。C0气体特性系数(X)见附表1。气体压缩因子(Z)查附图2。根据计算的最小泄放面积(a)，计算安全阀喉径(d1)或阀座口径(D)a．对于全启式安全阀db.对于平面密封型微启式安全阀Dc．对于锥面密封型微启式安全阀D安全阀喉径，mmd安全阀开启高度，mmh安全阀的阀座口径，mmD密封面的半锥角，度。2.1       根据美国石油学会标准API—520中的规定如下：2.3.1 临界条件的判断如果背压满足式(2.3—1)，则为临界流动，否则为亚临界流动。(2.3—1)背压，MPaPb临界流动压力，MPaPcf泄放压力，MPaP绝热指数。K2.3.2气体或蒸气在临界流动条件下的最小泄放面积最小泄放面积，mm2a质量泄放流量，kg／hW流量系数Co气体特性系数X泄放压力，MPaP背压修正系数Kb泄放温度，KT214adaDhπsinφaD121kkbcfPkPP121kkcfPkP013.16bWZTaXPMCK气体压缩因子Z分子量M流量系数(Co)由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取Co＝0.975。背压修正系数(Kb)仅用于波纹管背压平衡式安全阀(查附图1)临界流动条件下，对于弹簧式安全阀Kb＝1.0。气体压缩因子(Z)查附图2所示。部分物料的绝热指数(k)见附表2，若没有k的数据，则X＝315。2.3.1 气体或蒸气在亚临界条件下的最小泄放面积(1)式(2.3—4)适用于导阀式安全阀和弹簧设定时考虑了静背压的影响的弹簧式安全阀，在亚临界流动条件下的最小泄放面积的计算；亚临界流动系数(Kf)查附图3。Kf流量系数(Co)值由制造厂提供，若没有制造厂数据时，Co＝0.975，其它符号同Co(2)简便计算弹簧式安全阀在亚临界流动条件下的最小泄放面积时，可先按临界流动条件下的式(2.3—2)计算，再将计算结果除以按图附图4查得的背压修正系数(Kb)，即为亚临界条件下的最小(3)背压平衡式安全阀在亚临界流动时的最小泄放面积按式(2.3—2)计算，但背压修正系数(Kb)应由制造厂提供。2.3.1 水蒸汽最小泄放面积，mm2a流量系数(Co)值由制造厂提供，若无制造厂数据时，Co＝0.975。Co质量泄放流量，kg／hW泄放压力，MPaP过热蒸汽过热系数(Ksh)查附表3，对于饱和蒸汽，Ksh＝1.0。KshNapier系数(KN)按下述要求选取：KNP≤10.44MPa时，KN＝1.010.44Mpa＜P≤22.17MPa时，KN＝0.942507069其余符号意义同前。系数(X)式(2.3—3)计算或查附表1。1125201kkXkk201.8()10bfWZTaMPPPCK00.19shNWaCPKK27.637100033.2341061PP2.3.1 液体最小泄放面积，mm2a液相密度，kg/m3Gl超压系数(Kp)查附图5所示。Kp背压，MPaPb泄放压力，MPaP质量泄放流量，kg／hW背压修正系数(Kw)，对弹簧式安全阀Kw=1.0；对于波纹管背压平衡式安全阀,Kw查附图6。Kw粘度修正系数(KV)查附图7。KV流量系数(Co)对于按美国机械工程师协会ASME第Ⅷ部分第1分篇或国标GBl50—89设计的容器上安装的安全阀，Co＝Co其它(如管道上)安装的安全阀，Co＝计算泄放压力(P)时所用的超压，对于按ASME第Ⅷ部分第1分篇或国标GBl50—89设计的容器，超压为10％，其它(如管道上)安装的安全阀，超压为25％。其余符号同前。3        储存气体容器的安全阀3.1       无湿润表面的容器在外部火灾情况下的泄放量暴露面积(A1)为距地面或能形成大面积火焰的平台上方7.5m以下的容器外表面。A1金属壁温(Tw)：对于碳钢为593℃(866K)Tw泄放温度(T)根据理想气体状态方程计算T泄放压力，MPaP分子量M3.3最小泄放面积泄放阀因子F'泄放阀因子(F')按式(3.3－2)计算，F'的最小值为0.01。如果F'没有足够的数据进行计算，则取0.045。上式中流量系数(Co)由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，Co取0.975。Co气体特性系数(X)查附表1X00.196lbPWVWaPPGCKKK1.251.150618.764wWMPTTAT1576.7FaPA1.250.650600.2wTTFXCT醋酸丙酮乙炔空气氨氩苯丁烷异丁烷二氧化碳二硫化碳一氧化碳氯环己烷癸烷乙烷乙醇氯乙烷乙烯氟利昂11氟利昂12氟利昂22氟利昂114氦己烷氯化氢氢硫化氢煤油甲烷甲醇丁烷氯甲烷天然气硝酸一氧化氮氮二氧化氮壬烷辛烷氧戊烷丙烷丙烯水蒸汽苯乙烯二氧化硫硫酸甲苯附图2气体压缩因子(Z)图如果a＜a2，则a2最终选定的实际泄放面积；如果a＞a2，则选再大一级的实际泄放面积进行上述计算过程，直至校正的最小泄放面积(a)小于选择的实际泄放面积(a2)。#VALUE!#VALUE!#VALUE!安全阀计算#VALUE!(1.10—2)#DIV/0!(1.10—3)#DIV/0!(1.10—4)#DIV/0!(1.10—5)#DIV/0!(1.10—5)#DIV/0!(2.2—1)#DIV/0!(2.2—2)#DIV/0!(2.2—3)#DIV/0!(2.2—4)(2.3—1)#NAME?#DIV/0!(2.3—2)#DIV/0!(2.3-3)#DIV/0!(2.3—4)#DIV/0!(2.3—5)201.8()10bfWZTaMPPPCK#DIV/0!(2.3—6)#DIV/0!(3.2-1)#DIV/0!(3.3-1)#DIV/0!(3.3—2)附表2：部分物料的物性表物料分子量比重气相醋酸60.052.071丙酮－－乙炔26.040.898空气28.971氨17.030.587氩39，941.381苯78.1l2.891，3一丁二烯54.091.922丁烷58.土22.007异丁烷58.122.007二氧化碳44.01工.53二硫化碳76.132.628一氧化碳280.967氯70.92.45环己烷84.162.905癸烷142.284.91乙烷30.071.05乙醇46.071.59氯乙烷64.522.22乙烯28.050.997氟利昂11137.374.742氟利昂12120.924.174氟利昂2286.482.985氟利昂114170.935.9氦40.138己烷86.172.97氯化氢36.51.27氢2.0160.07硫化氢34.071.19煤油－－甲烷16.040.555甲醇32.041.11丁烷72.152.49氯甲烷50.491.742天然气190.656硝酸－－一氧化氮30L036氮280.967二氧化氮441.519壬烷128.254.43辛烷114.223.94氧321.1戊烷72.152.49丙烷44.091.55丙烯42.081.476水蒸汽18.020.622苯乙烯104.143.6二氧化硫64.062.26硫酸－－甲苯92.土33.18物料分子量附图2气体压缩因子(Z)图VμGla1a2按上式计算结果查本图Kv值，将Kv值带入式2.3－6，计算最小泄放面积(a)。如果a＜a2，则a2最终选定的实际泄放面积；如果a＞a2，则选再大一级的实际泄放面积进行上述计算过程，直至校正的最小泄放面积(a)小于选择的实际泄放面积(a2)。液相密度，kg/m3不考虑液体粘性计算的最小泄放面积，mm2；安全阀的喉径面积体积泄放流量，动力粘度，mPa·附表2：部分物料的物性表临界压力临界温度绝热指数MPaK比重PVkCC液相1.0495.78594.81.150.7914.72508.7－－6.243091.26－3.761321.40.81711.28405.51.331.654.91511.670.8794，925621.120.6214.334251.120.5793.8425.21.0940.5573.65408.11.0941.1017.393041.31.2637.95461.210.8143.51341.41.567.7l4171.360.7794.055531.090.734－6191.030.5464.88305.51.220.7896.385161.130.9035.274601.190.5665.07282.41.261.4944.374691.141.4864.1153851.141.4194.943691.181.5383.264191.09－0.2295.31.660.6593.03507.91.06－8.263241.4l0.07091.2933.31.41－9273.61.320.81