安全阀Z小泄放面积的计算

• 安全阀小泄放面积的计算
• 上海申弘阀门有限公司
• 计算的小泄放面积为物料流经安全阀时通过的小截面积。对于全启式安 全阀为喉径截面积，对于微启式安全阀为环隙面积。
• 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 13施行)中规定：

(1) 对于气体、蒸汽在临界条件下的小泄放面积为                  (2.2—1)

式中:

   a——小泄放面积，mm2； 

   W——质量泄放流量，kg／h，

   X——气体特性系数；

   P——泄放压力，MPa

   Z——气体压缩因子，

   T——泄放温度，K；

   M——分子量。

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。

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀,自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。气体特性系数(X)见附表1。

气体压缩因子(Z)查附图2。

(2) 根据计算的小泄放面积(a)，计算安全阀喉径(d1)或阀座口径(D)

   a．对于全启式安全阀                              (2.2—2)

   b. 对于平面密封型微启式安全阀                            (2.2—3)

   c． 对于锥面密封型微启式安全阀               (2.2—4)

 式中:

   d——安全阀喉径，mm

   h——安全阀开启高度，mm

   D——安全阀的阀座口径，mm

   —密封面的半锥角，度。    

• 根据美国石油学会标准API—520中的规定如下：
  • 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)

式中:

Pb——背压，MPa

Pcf——临界流动压力，MPa

P——泄放压力，MPa

K——绝热指数。

• 气体或蒸气在临界流动条件下的小泄放面积                     (2.3—2)   
•                      

   式中

   a——小泄放面积，mm2；

   W——质量泄放流量，kg／h；，

   Co--流量系数；

   X——气体特性系数；

   P——泄放压力，MPa

   Kb一背压修正系数；

   T——泄放温度，K；

   Z——气体压缩因子；

   M——分子量。

   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。系数(X)

   式(2.3—3)计算或查附表1。        (2.3-3) 

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。

    先导式安全阀按结构形式来分，要分为垂锤式、杠杆式、弹簧式和先导式(脉冲式)；按阀体构造来分，可分为封闭式和不封闭式两种。封闭式安全阀即排除的介质不外泄，全部沿着出口排泄到地点，一般用在有毒和腐蚀性介质中。对于空气和蒸汽用安全阀，多采用不封闭式安全阀。对于安全阀产品的选用，应按实际密封压力来确定。对于弹簧式安全阀，在一种公称压力(PN)范围内，具有几种工作压力级的弹簧，订货时除注明安全阀型号、名称、介质和温度外，尚应注明阀体密封压力，否则按大密封压力供货。 部分物料的绝热指数(k)见附表2，若没有k的数据，则X＝315。

• 气体或蒸气在亚临界条件下的小泄放面积

(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小泄放面积的计算；      (2.3—4)   

亚临界流动系数(Kf)查附图3。

流量系数(Co)值由制造厂提供，若没有制造厂数据时，Co＝0.975，其它符号同前。

   (2) 简便计算弹簧式安全阀在亚临界流动条件下的小泄放面积时，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小泄放面积。

   (3) 背压平衡式安全阀在亚临界流动时的小泄放面积按式(2.3—2)计算，但背压修正系数(Kb)应由制造厂提供。

• 水蒸汽         (2.3—5)

流量系数(Co)值由制造厂提供，若无制造厂数据时，Co＝0.975。

过热蒸汽过热系数(Ksh)查附表3，对于饱和蒸汽，Ksh＝1.0。    

Napier系数(KN)按下述要求选取：

P≤10.44MPa时，KN＝1.0

10.44Mpa＜P≤22.17MPa时，KN＝

其余符号意义同前。

    

• 液体                       (2.3—6)

超压系数(Kp)查附图5所示。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。先导式安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高,pvc气动球阀，超过规定值时自动开启,GA42H-25(16C/40)，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。 按安全阀阀瓣开启高度可分为微启式安全阀和全启式安全阀，微启式安全阀的开启行程高度为：≤0.05d0(小排放喉部口径)；全启式安全阀开启高度为≤0.25d0(小排放喉部口径)。 

   

粘度修正系数(KV)查附图7。

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＝0.65，

其它(如管道上)安装的安全阀，Co＝0.62。

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。

• 两相流体

(1) 气—液平衡态的两相流体，流经阀体时部分液体要产生闪蒸，闪蒸现象会降低阀门的质量流通能力。泄放量的计算方法如下：

a．确定闪蒸量：分别计算液相自泄放压力经绝热过程至临界压力下和至背压下的闪蒸量，取小者。

b．用闪蒸的气量和泄放时混合物中的气量之和，根据背压情况及安全阀的型式等，按照式(2.3—2)或(2.3—4)计算气相所需的小泄放面积。

c．根据式(2.3—6)计算液相所需的小泄放面积。

d．将b和c项的计算结果相加，即为所需的小泄放面积。

(2)背压对安全阀的上述计算过程有很大的作用，因此：

a. 应仔细计算泄放管道中两相流体的压力降，

b．管道压力降的产生，会使部分液体继续气化，

c．来自冷冻(如液化气的排放)的物料排放系统，在排放管道中有时会产生液滴和低温；  

d．对于气相处于临界条件下泄放时，计算液相泄放量时背压取临界压力(Pcf)(见式2.3—1)。 与本文相关的论文有：减压阀在德立自动化应用