上海申弘阀门有限公司
设计数据
（1）容器数据：
设计压力：1.0 MPa G 设计温度：80 C
外壁不保温 安全阀定压：1.0 MPa G
直径：2000mm 切线长度：6500mm
椭圆型封头
（2）介质
10％NaOH溶液（物性按照水计算）
（3）安全阀计算工况：火灾；按有合适的消防设施和良好的下水系统计算；设备允许超压按10%计
计算
1 按照《石油化工设计手册》第四卷P421页公式
(1) 选用计算公式
按照《石油化工设计手册》第四卷P421页公式
G=155400FA^0.82/L
其中
G——火灾工况时安全阀所需的排放量，kg/h
F——容器外壁校正系数，此处取1
A——容器湿表面积，m2
L——容器在泄压工况时的气化前热，kJ/kg
（2）所需泄放量的计算
A=π*2.0*6.5+2.61*2.0^2
=51.26 m2
安全阀泄放时的入口压力1.0*1.1=1.1 MPa G；对应水的气化潜热L=1987.7kj/kg
G=155400FA^0.82/L
=155400*1*51.26^0.82/1987.7
=1973.7kg/h
2 用chemCAD算
Device type = Relief valve
Valve type = Balanced valve
Vent model = HEM (Homogeneous Equilibrium Model)
Vessel model = Bubbly model
Design model = API-520/521
Design, Pressure vessels.
Short cut method used for design case.
API 520-521, Adequate firefighting and drainage facilities exist.
Horizontal vessel
Head type = Ellipsoidal
Head K factor (dpth / R)=0.5
Vapor Z factor=0.91599
Cp/Cv=1.4177
Vapor MW=18.015
Liquid heat capacity kcal/kmol-C =19.43
Latent heat kJ/kg =1966.3
Relief device analysis:
Set pressureMPa =1.2
Back pressureMPa =0.1
% Overpressure=10
TemperatureC =192.03
Discharge coefficient=0.953
C0 radial distribution parameter=1.2
Kb Backpressure correction factor =1
Exposed aream2 =49.245
Environmental factor=1
Heat ratekJ/h =3.7971e+006
Calculated nozzle aream2 =0.0038775 (For heat model 1)
The following calculation is base on vent area 0.0038775 m2.
Calculated vent ratekg/h =1.0208e+005
Calc criticalrate kg/h =1.0208e+005
Calc critical press MPa =1.1477
Nozzle inlet vapor mass fraction= 7.6261e-008
Device inlet densitykg/m3 = 873.54
（3）从上面的计算结果可以看出手算的结果是“1973.7kg/h”，而软件计算的结果是“102080 kg/h ”。问题出在哪里量 ，哪一个准确，或者应该怎么算。
附件是我所用的CHEMCAD计算文件和报告。
问题可能在这里：火灾模型选用的是API520/521，API520/521认为泄放时排出单纯为气相；而平衡流量模型选择了HEM，HEM是用于计算两相流的。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。因此平衡流量模型应该选用single phase vapor。我按照楼主的条件计算了下，如果物性只按水计算，结果：
Relief Device Sizing for Stream 1
Device type = Relief valve
Valve type = Balanced valve
Vent model = All vapor
Design model = API-520/521
Design, Pressure vessels.
API 520-521, Adequate firefighting and drainage facilities exist.
Horizontal vessel
Head type = Ellipsoidal
Head K factor (dpth / R) = 0.5
Vessel dimensions:
Diameter m = 2
Length (T to T) m = 6.5
Vessel volume m3 = 22.515
Liquid level m = 2
Initial vapor volume fraction = 1e-005
Height above ground m = 0
Fluid properties:
Vapor mass kg = 0.0013803
Liquid mass kg = 19767
Vapor density kg/m3 = 6.1307
Liquid density kg/m3 = 877.97
Surface tension N/m = 0.040495
Liquid viscosity N-s/m2 = 0.00014156
Vapor Z factor = 0.92065
Cp/Cv = 1.4111
Vapor MW = 18.015
Liquid heat capacity kJ/kg-K = 4.4947
Latent heat kJ/kg = 1981.2
Relief device analysis:
Set pressure MPa-G = 1
Back pressure MPa-G = 0.1
[wiki]%[/wiki] Overpressure = 10
Temperature C = 188.08
Discharge coefficient = 0.975
Kb Backpressure corr. factor = 1
Exposed area m2 = 49.245
Environmental factor = 1
Heat rate kJ/h = 3.7971e+006
Calculated nozzle area m2 = 0.00029276 (For heat model 1)
CHEMCAD 5.6.4 Page 2
Job Name: relief valve Date: 03/21/2008 Time: 11:48:55
Selected valve type: 1.5G2.5
Actual nozzle area m2 = 0.00032452
The following calculation is base on vent area 0.00032452 m2.
Calculated vent rate kg/h = 2122.4
Calc critical rate kg/h = 2122.4
Calc critical press MPa-G = 0.53108
Nozzle inlet vap. mass fraction = 1
Device inlet density kg/m3 = 6.1307
Nozzle inlet vap. vol. fraction = 1
选用HEM模型，结果同手册计算结果相差很大，可能是因为计算手册还是沿用老的API520/521规范，认为泄放时排放的是单纯的气相，而美国AICHE研究发现紧急排放的时候是气液混合相，所以推出了DIERS标准。CHMEMCAD中不仅支持DIERS标准，也支持老的API520/521规范。而HEM模型是用于计算两相流的模型，所以结果要大很多。
我用5.2和5.5分别算了一下，结果*相同：
The following calculation is base on vent area 0.00029874 m2.
Calculated vent rate kg/h = 1907.4
Calc critical rate kg/h = 1907.4
对于这些参数的选择，有什么可以参考的依据吗？
容器流量模型:均相、发泡和搅动-湍流。均相容器模型假定气-液不分离；发泡容器模型假定气泡从液体中均匀产生；搅动-湍流模型假设较大的气-液分离。
排放流量模型：HEM 模型用于蒸汽和液体有相同的组分和相同的速度；HNE模型是基于在滞流和节流点之间没有物质交换的均相流动；ERM 给出比HNE 模型有点低的守恒蒸汽速率；非闪蒸液体模型用于不靠近组分[wiki]沸点[/wiki]附近的体系；单相蒸汽模型假设在各点的排放量均等。
看来这个问题比较复杂，我们通常都是采用API或者HG,GB等计算方法，也就是说按照单纯的气相排放计算。实际上也可能存在气液两相，而“DIERS”“CCPS”等规范在国内应用还不是很广泛，同时存在两种计算的结果相差太大。
针对这个具体的例子，在chemcad中“vent flow modle”应选择那个更合理。如果液位确实是和容器直径相等，也就是*充满状态，是不是应该按两相流考虑，而如果液位小于容器直径，就按照单一气相流计算，这同样存在一个问题，以什么作为判断的依据。
大家在工程设计实践中是如何考虑的。
再次对大家的积极参与表示感谢！
Nozzle inlet vapor mass fraction= 7.6261e-008
Device inlet densitykg/m3 = 873.54
从楼主的后两行数据看，用chemcad 计算的结果，安全阀进口含汽量极少！根据排放物中液体比例的-8次方，可以看出根本不是两相流！程序计算总吸收热为Heat ratekJ/h =3.7971e+006，如果按计算的泻放量102080kg/h 计算，无相变，则液体温度上升不到9度。而计算书中又有TemperatureC =192.03，这温度是排放温度吗？如果是排放温度的话，与设计温度温差在100度以上，泻放量也不应该是上面数据。192.03是设定压力下的饱和温度。从手算和程序结果看，吸收热基本一致。问题出在有无相变。
Valve type = Balanced valve
Vent model = HEM (Homogeneous Equilibrium Model)
Vessel model = Bubbly model
这三项输入都值得商量。为什么选平衡型？HEM 应该有问题。bubbly model 是[wiki]泡点[/wiki]模式？如果真如此，那不对了。
不知道储存NaOH的罐子，温度也不高位什么设计压力为1.0MPa呢？
的参与和深入讨论！
如果发生这种介质在火灾工况下的安全泄放，应该是气相，或者气液两相。也就说肯定存在相变，否则不会压力上升很快。关于是否存在安全泄放过程中的“气液两相”，我对此的理解很模糊，据说在英文规范DIERS和CCPS对此有较为深入的研究。我对安全阀所需泄放量计算的理解就是符合“容规”或“GB150”即可，深入地研究这个过程不属于我的能力范围。
我现在的困惑就是，在工程实践中，我们如何选择计算方法。能不能按照API520中所提供的简单公式进行计算所需泄放量。
另外几个问题，我的理解是：
1、依据软件，计算书中的温度192.03 C应该就是泄放温度；
2、是否选择“平衡式”还是“常规型”安全阀似乎不会对所需泄放量产生大的影响，另外按照通用理解，平衡式安全阀应用于“背压波动”的情况，应该也没有什么问题。
3、“Vessel model = Bubbly model”根据chencad的解释：“bobbly”模型假定在“Dynamic Vessel”内，生成均匀的气、液相混合物质，并带有企业分离。根据我的理解，似乎也没有什么问题。
4、容器的设计压力定为1.0MPa，是由于工艺条件决定这个容器在0.7MPa左右的压力条件下工作，并这个容器不属于储存容器，而属于工艺过程容器。
因为近学习安全阀的知识，所以对你这问题很感兴趣。
又看了一下你附录的计算书。在后附录的安全阀出口状态，温度为99.6294度。结合前面的进口状态，我认为你的计算程序模拟出来的结果是安全阀进口状态是液态，出口是气态。这就说明在排放过程中发生了汽化。根据进出口温度变化也说明了这一点。这样对于你的计算我想得出以下结论：
1）手算采用的公式和程序根据你的输入采用的计算公式肯定不一样。手算是按进口前全部汽化了。而程序结论是在排放中汽化。
2） 两种计算得出从外界火灾吸收的能量一致，而程序排放量大是因为一部分排放量根本不是火灾造成的，而是由于超压后，介质自己闪蒸的结果。
3）那过程可能是这样：发生火灾后，罐中液体达到1MPa饱和温度，超压后安全阀打开，10kg的液体在安全阀进出口之间闪蒸。当然超压还是气体造成的。
4）所以，排放量是否按1973.7kg/h 考虑，还需谨慎研究。
“容规”中录用的是第六版API520（1993年版），此版对两相流计算分析不多。在第七版（2000年版）中有更多描述，本人也未详看。“容规”和GB150中描述得太简单了。
我找到了,这没问题
Heat ratekJ/h =3.7971e+006
Latent heat kJ/kg =1966.3
计算泄放量 3.7971e+006/1966.3=1931.09 kg/h
与按照《石油化工设计手册》计算得到的1973.7kg/h很接近
Calculated vent rate kg/h =1.0208e+005
这是该安全阀在火灾工况下的泄放能力
我觉得主要还是模型问题！*种算法只是按照气相考虑，第二种算法按两相考虑，用的是DIERS算法并考虑使用bubbly model。10%的NaOH溶液还是应该按照发泡模型来算会比较合理，另外计算得到的00.003875平的泄放面积应该还要圆整一下吧，好像没有这个尺寸的安全阀。不过，如果介质的Property只是简单的按照水的性质计算的话，我尝试按照Diers Bubbly/Foamy case计算了一下，计算面积就会与*种算法一样，呵呵，比较奇怪的说！至于Chemcad我没有用过，呵呵！
以前也有用过chemcad的安全阀计算模块，比较下来虽然chemcad计算的排放量会大很多，但是由于其中包含了很多的液相，所以终选出来的安全阀喉径并不比根据API计算出来纯气相排放的大甚至会小一些，所以保守一点后来都根据API计算安全阀，只有在安全阀直接安装在充满液体的容器上的工况下才使用CHEMCAD计算，考虑到这种情况下安全阀入口气液两相共存超压的可能性比较大，对于安装在气相管道上的安全阀，个人不认为释放压力下在安全阀入口处会是气液两相状态。
注意标准和计算相匹配
"（3）安全阀计算工况：火灾；按有合适的消防设施和良好的下水系统计算；设备允许超压按10%计"
各位用API标准，对火灾的超压应该是 21%
不太习惯，用外国的标准，套用中国的计算公式，这样真的容易出差错。如果压力容器如果不是按ASME设计，真的要考虑很多问题。
一个好的工程师是要负责任的。各个方面都要考虑到才能保证设计的安全阀的正确使用与本文相关的论文有：安全阀定期检验办事指南
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