安全閥Z小泄放面積的計算

• 安全閥小泄放面積的計算
• 上海申弘閥門有限公司
• 計算的小泄放面積為物料流經(jīng)安全閥時通過的小截面積。對于全啟式安 全閥為喉徑截面積，對于微啟式安全閥為環(huán)隙面積。
• 根據(jù)勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程))(1991年1月1 13施行)中規(guī)定：

(1) 對于氣體、蒸汽在臨界條件下的小泄放面積為                  (2.2—1)

式中:

   a——小泄放面積，mm2； 

   W——質(zhì)量泄放流量，kg／h，

   X——氣體特性系數(shù)；

   P——泄放壓力，MPa

   Z——氣體壓縮因子，

   T——泄放溫度，K；

   M——分子量。

流量系數(shù)(C0)由制造廠提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，對于全啟式安全閥C0= 0.6～0.7；對于帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥:C0= 0.4～0.5；對于不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥：C0= 0.25～0.35。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。氣體特性系數(shù)(X)見附表1。

氣體壓縮因子(Z)查附圖2。

(2) 根據(jù)計算的小泄放面積(a)，計算安全閥喉徑(d1)或閥座口徑(D)

   a．對于全啟式安全閥                              (2.2—2)

   b. 對于平面密封型微啟式安全閥                            (2.2—3)

   c． 對于錐面密封型微啟式安全閥               (2.2—4)

 式中:

   d——安全閥喉徑，mm

   h——安全閥開啟高度，mm

   D——安全閥的閥座口徑，mm

   —密封面的半錐角，度。    

• 根據(jù)美國石油學(xué)會標(biāo)準API—520中的規(guī)定如下：
  • 臨界條件的判斷

如果背壓滿足式(2.3—1)，則為臨界流動，否則為亞臨界流動。                   (2.3—1)

式中:

Pb——背壓，MPa

Pcf——臨界流動壓力，MPa

P——泄放壓力，MPa

K——絕熱指數(shù)。

• 氣體或蒸氣在臨界流動條件下的小泄放面積                     (2.3—2)   
•                      

   式中

   a——小泄放面積，mm2；

   W——質(zhì)量泄放流量，kg／h；，

   Co--流量系數(shù)；

   X——氣體特性系數(shù)；

   P——泄放壓力，MPa

   Kb一背壓修正系數(shù)；

   T——泄放溫度，K；

   Z——氣體壓縮因子；

   M——分子量。

   流量系數(shù)(Co)由制造廠提供，若沒有制造廠的數(shù)據(jù)，則取Co＝0.975。系數(shù)(X)

   式(2.3—3)計算或查附表1。        (2.3-3) 

背壓修正系數(shù)(Kb)僅用于波紋管背壓平衡式安全閥(查附圖1)臨界流動條件下，對于彈簧式安全閥Kb＝1.0。

   氣體壓縮因子(Z)查附圖2所示。

    先導(dǎo)式安全閥按結(jié)構(gòu)形式來分，要分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導(dǎo)式(脈沖式)；按閥體構(gòu)造來分，可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥即排除的介質(zhì)不外泄，全部沿著出口排泄到地點，一般用在有毒和腐蝕性介質(zhì)中。對于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥。對于安全閥產(chǎn)品的選用，應(yīng)按實際密封壓力來確定。對于彈簧式安全閥，在一種公稱壓力(PN)范圍內(nèi)，具有幾種工作壓力級的彈簧，訂貨時除注明安全閥型號、名稱、介質(zhì)和溫度外，尚應(yīng)注明閥體密封壓力，否則按大密封壓力供貨。 部分物料的絕熱指數(shù)(k)見附表2，若沒有k的數(shù)據(jù)，則X＝315。

• 氣體或蒸氣在亞臨界條件下的小泄放面積

(1)式(2.3—4)適用于導(dǎo)閥式安全閥和彈簧設(shè)定時考慮了靜背壓的影響的彈簧式安全閥，在亞臨界流動條件下的小泄放面積的計算；      (2.3—4)   

亞臨界流動系數(shù)(Kf)查附圖3。

流量系數(shù)(Co)值由制造廠提供，若沒有制造廠數(shù)據(jù)時，Co＝0.975，其它符號同前。

   (2) 簡便計算彈簧式安全閥在亞臨界流動條件下的小泄放面積時，可先按臨界流動條件下的式(2.3—2)計算，再將計算結(jié)果除以按圖附圖4查得的背壓修正系數(shù)(Kb)，即為亞臨界條件下的小泄放面積。

   (3) 背壓平衡式安全閥在亞臨界流動時的小泄放面積按式(2.3—2)計算，但背壓修正系數(shù)(Kb)應(yīng)由制造廠提供。

• 水蒸汽         (2.3—5)

流量系數(shù)(Co)值由制造廠提供，若無制造廠數(shù)據(jù)時，Co＝0.975。

過熱蒸汽過熱系數(shù)(Ksh)查附表3，對于飽和蒸汽，Ksh＝1.0。    

Napier系數(shù)(KN)按下述要求選取：

P≤10.44MPa時，KN＝1.0

10.44Mpa＜P≤22.17MPa時，KN＝

其余符號意義同前。

    

• 液體                       (2.3—6)

超壓系數(shù)(Kp)查附圖5所示。背壓修正系數(shù)(Kw)，對彈簧式安全閥Kw =1.0；對于波紋管背壓平衡式安全閥, Kw查附圖6。先導(dǎo)式安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高,pvc氣動球閥，超過規(guī)定值時自動開啟,GA42H-25(16C/40)，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設(shè)備運行起重要保護作用。 按安全閥閥瓣開啟高度可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥，微啟式安全閥的開啟行程高度為：≤0.05d0(小排放喉部口徑)；全啟式安全閥開啟高度為≤0.25d0(小排放喉部口徑)。 

   

粘度修正系數(shù)(KV)查附圖7。

流量系數(shù)(Co)對于按美國機械工程師協(xié)會ASME第Ⅷ部分第1分篇或國標(biāo)GBl50—89設(shè)計的容器上安裝的安全閥，Co＝0.65，

其它(如管道上)安裝的安全閥，Co＝0.62。

計算泄放壓力(P)時所用的超壓，對于按ASME第Ⅷ部分第1分篇或國標(biāo)   GBl50—89設(shè)計的容器，超壓為10％，其它(如管道上)安裝的安全閥，超壓為25％。其余符號同前。

• 兩相流體

(1) 氣—液平衡態(tài)的兩相流體，流經(jīng)閥體時部分液體要產(chǎn)生閃蒸，閃蒸現(xiàn)象會降低閥門的質(zhì)量流通能力。泄放量的計算方法如下：

a．確定閃蒸量：分別計算液相自泄放壓力經(jīng)絕熱過程至臨界壓力下和至背壓下的閃蒸量，取小者。

b．用閃蒸的氣量和泄放時混合物中的氣量之和，根據(jù)背壓情況及安全閥的型式等，按照式(2.3—2)或(2.3—4)計算氣相所需的小泄放面積。

c．根據(jù)式(2.3—6)計算液相所需的小泄放面積。

d．將b和c項的計算結(jié)果相加，即為所需的小泄放面積。

(2)背壓對安全閥的上述計算過程有很大的作用，因此：

a. 應(yīng)仔細計算泄放管道中兩相流體的壓力降，

b．管道壓力降的產(chǎn)生，會使部分液體繼續(xù)氣化，

c．來自冷凍(如液化氣的排放)的物料排放系統(tǒng)，在排放管道中有時會產(chǎn)生液滴和低溫；  

d．對于氣相處于臨界條件下泄放時，計算液相泄放量時背壓取臨界壓力(Pcf)(見式2.3—1)。 與本文相關(guān)的論文有：減壓閥在德立自動化應(yīng)用