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安全阀计算实例？安全阀计算实例一．安全阀计算实例我们在压力容器设计和定期检验中均要求对安全阀的安全排放能力进行选型或校验计算。基于以往资料不齐全,往往以大代小,造成不必要的浪费。现拟以GB150附录B-B5.1 b)为依据，用不同介质、压力、温度对安全阀的安全排放量进行选型计算。例1：有一空气储罐,DN1000㎜，容积V=5m3最高工作压力为0.8MPa，工作温度为30℃进口管为φ57X3.5,确定安全阀尺寸. 解1)确定气体的状态条件设Po—安全阀出口侧压力（绝压）0.103MPa（近似为0.1MPa）则Pd—安全阀泄放压力（绝压）为 Pd=1.1Pw+0.1+10%P=1.068MPa（GB150附录B4.2.1）当安全阀出口侧为大气时: Po/Pd=0.103/1.068=0.0936 而（2/(k+1)）k/(k-1) =（2/(1.4+1)）1.4/(1.4-1)=0.53 ∴ Po/Pd＜（2/(k+1)）k/(k-1)是属于临界状态条件, 安全阀排放面积A按（B5）计算 A≥ mm （B5）式中: C气体特性系数,查表B1或C=520√k（2/(k+1)(k+1)/(k-1)） K—安全阀额定泄放系数,K=0.9倍的泄放系数(泄放系数由制造厂提供,一般为0.75);或按《容规》附件五第二节有关规定中选取. 2)容器安全泄放量的计算: 盛装压缩气体或水蒸汽的容器安全泄放量,按下列规定来确定 a.对压缩机贮罐或水蒸汽的容器,分别取压缩机和水蒸汽发生器的最大产气量; b.气体储罐等的安全泄放量按(B1)式计算 Ws=2.83×10-3ρυd2 ㎏/h (B1) 式中ρ为排放压力下的气体密度. ρ=M（分子量）×Pw’(排放绝对压力)×273/(22.4×(273+t)) 空气M=28.95 排放绝对压力Pw’=10.68㎏/㎝2 代入上式得 ρ=28.95×10.68×273/22.4×303=12.44㎏/m3 υ—容器在工作压力下的进口管的气体流速m/s;查表2得υ=10～15m/s 一些常用气体流速范围　　　　　　　　　　表2 流体名称/输送压力MPa 流速范围m/s 流体名称/输送压力 MPa 流速范围 m/s 压缩空气 0~0.1 ＞0.1~＜0.6 ＞0.6~＜1.0 ＞1.0~＜2.0 ＞2.0~＜3.0 一般气体（常压）氧气＜0.6 0.05~0.6 饱和水蒸汽（主管）（支管）低压蒸汽＜1.0 低压蒸汽＜1.0 低压蒸汽＜1.0 10~15 10~20 10~15 8~10 3.0~6.0 10~20 5.0~10.0 7.0~8.0 30~40 20~30 15~20 20~40 40~60 饱和水蒸汽（主管）（支管）煤气（初压）2KPa （初压）6KPa 氨气 ≤0.6 1.0~2.0 液氨氮气 5~10 乙炔气氢气自来水（主管）（支管）易燃气体 40~60 35~40 0.75~3.0 3~12 10~20 3.0~8.0 0.3~1.0 2.0~5.0 2.0~8.0 ≤8.0 1.5~3.5 1.0~1.5 ≤1.0 取υ=10m/s. 将上述ρ、ν、d代入得 Ws=2.83×10-3×12.44×15×502 =1320.2㎏/h 则 A= =205.4mm2 若采用带板手全启式安全阀 A=0.785d02=205.4mm2 d0=(205.4/0.785)1/2=16.2㎜根据统计概算,全启式安全阀的喉径d0与公称直径DN之比约为0.625,而微启式安全阀的喉径d0与公称直径DN之比约为0.8. ∴选用公称直径DN32的全启式带板手安全阀. 安全阀公称直径与喉径关系表3 安全阀公称压力\公称直径 DN 15、20、25、32、40、50、80、100 全启式 PN (MPa)1.0、2.5、4.0、6.4 do 20、25、32、50、65 PN (MPa)10.0 20、25、32、40、50 PN (MPa)16、32 12、20 微启式 PN (MPa)1.6、2.5、4.0、6.4 do 12、16、20、25、32、40、65、80 PN (MPa)16、32 do 8 12 PN (MPa)16、32 14/16 例2.将例题1的介质改为蒸汽。解：在压力容器中，绝大多数安全阀的出口侧压力与它的泄放压力之比即Po/pd都小于理论值0.528。（此值由空气作试验介质求得Po/pd=0.528）属于临界状态。 Pd——安全阀的泄放压力（绝压） Pd=1.1×P＋0.1MPa=1.1×1.1Pw＋0.1=1.21×0.8＋0.1=1.068MPa 查得ρ=5.388Kg/m3. K=455°(t=182℃) ∴WS=2.83×10-3ρνd2=2.83×10-3×5.388×25×502=953Kg 最小排放面积A A= 其中蒸汽在工作温度和压力下的压缩系数Z。可根据高鸿华主编《压力容器安全技术问题》第71问中的公式进行计算：（注1） Z= = =0.93 式中：R——848Kg·m/Kmol·K T——蒸汽绝对温度K ν——蒸汽比容 M——分子量。蒸汽k=1.135 ∴ A= =245.7mm2 do= = =17.7 ㎜取DN=32的安全阀。（do=20㎜）注1、介质压缩系数可按GB150附录B章进行计算，一些常用介质的临界特性，由表4查得　某些气体的主要物理特性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表4 名称分子量临界温度t℃ 临界压力Patm(绝压) K=Cp/Cv 氢 H2 2.02 -239.9 12.8 1.407 氧 O2 32 -118.8 49.71 1.4 空气 29 -140.8 37.25 1.4 氧化氮NO 30 -94 67.2 1.4 二氧化碳CO2 44 31.1 72.9 1.30 水蒸汽 H2O 18.2 374.1 225.4 1.3(过热)1.135 氨NH3 17.03 132.4 111.5 1.29 硫化氢 H2S 34.09 100.4 88.9 1.3 氟-12 CF2Cl2 120.09 111.7 39.6 1.14 氯 Cl2 70.91 144.0 76.1 1.36 丙烷 C3H8 44.09 96.84 42.01 1.133 丁烷C4H10 58.12 152.01 37.47 1.094 苯 C6H6 78.11 287.6 48.7 1.18 乙炔 H2C2 26.04 36.3 61.6 1.238 异丁烷 58.12 58.12 36.00 1.079 上述的工况。同样可以用（B7）式进行计算。该式在计算时略去繁锁系数Z的计算，当Pd≤10Mpa时 A= = =242.8mm2 do= = =17.6 ㎜众所周知，压缩系数Z是反映了真实气体在压力、温度和比容之间的关系上和理想气体的差异。在常温及压力不太高的情况下，真实气体与理想气体的差异不大。即压缩系数 Z≈1，而一般常用的二原子气体，如空气、氧、氮、氢及一氧化碳等气体的绝热指数K均为1.4。因此，安全阀排量计算公式简化为下式： W=27KPdA 用例题1的工况，代入后即得 A= =205.4mm2 Do= = =16.2 ㎜与例题1的详细计算相差极小，另一方面应注意的是，如合成氨的循环机的安全阀，由于出口侧的压力很大。因而压力比Po/Pd>(2/(k+1) )k/(k-1)属于处在亚临界状态，则应用式(B6)来计算安全阀泄放量。但锅炉系统的安全阀选型计算要以《锅规》所给出的公式及系数进行计算。例3：液化石油气贮罐，筒体内径Di=1600㎜,长度L=6000㎜，壁厚δn=16㎜,V=13.3m3,封头形式为椭圆，介质组分为:丙烯50%、丙烷15%、正异丁烯15%、正异丁烷15%、残液5%.液化石油气组分见表5。液化石油气单一成分组分及汽化潜热　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表5 重量组分X1 丙烷C3H8 丙烯C3H6 正异丁烯正异丁烷残液 50℃汽化潜热kJ/kg 285.5 285.96 343.7 317.8 337 液化石油气贮罐，一般不设保温且夏日均配备水喷淋予以冷却。解：对无绝热材料保冷层的压力容器其安全泄放量按（B3）计算。 W=2.55×105FAt×0.82/q kg/h 式中：F—系数，对于地面上的容器，F=1 At—容器受热面积，椭圆封头的卧式贮罐 At=πD0(L+0.3 D0)=3.14×1.632（6.916+0.3×1.632）=37.9㎡ 50℃汽化潜r=∑Xiri=285.5×0.15＋285.96×0.5＋343.7×0.15＋317.8×0.15 ＋337×0.05=301.9KJ/㎏ ∴安全泄放量 W’= = =16640 ㎏/h 安全阀的泄放能力计算对于贮罐的筒体长度≥6m时，应设置两个安全阀。在一般情况下分半值来计算较为合理。这样才不致于使安全阀选得过于大型而造成浪费。安全阀的最小排气面积A为 A= = =577.3mm2 式中Pd=1.1P＋0.1=1.1×1.8＋0.1=2.08MPa M分子量=44 (以主要成分丙烷) ∴ do= = =27.12 ㎜选用DN40A42H—4.0的全启式安全阀两只。（此档安全阀最小公称直径为40）由两台或两台以上的装置集中输气到一个贮罐（集中罐）。或由一台设备分别输气到几个贮罐（分气罐）时。贮罐的安全泄放量的计算见例4。例4、由两台空气压缩机同时向体积为V=100m3的集气罐输气。其输气压力为Pw=1.0MPa；t为常温。进气管为φ108×4。此时贮罐的安全泄放量。 ∵在Pw=1.0Mpa；t=20℃时，ρ=12.87㎏/m3。取进气管的气体流速为ν=15m/s ∴贮罐的安全泄放量W为 W‘=7.55(ρo )Vd2 =7.55 ×1.293×15×1002× =6.55 ×103㎏/h 式中：ρo——气体在标准状态下的密度㎏/m3；空气在标准状态下的P=12.87㎏/m3 Pd——容器的排放压力MPa（绝对） T——容器的排放温度（绝对）K d——容器的总进气管内径㎜实际上W＇=7.55ρo Vd2 与W=28×10-3ρVd2是等效的，不同处在于不用去求取气体在排放状态下的密度ρ（㎏/m3）。除上述的一些常见的贮罐外，我们还遇到如蒸发器、反应器之类由于器内液体受热蒸发而增大压力，或由于化学反应而使介质气化。体积增大内压升高，其安全泄放量应分别根据输入载热体的放出热量或器内化学反应可能生成的最大气量，以及反应所需的时间来决定。另外,JB/T4750－2003《制冷装置用压力容器》B.4安全阀及爆破片口径中介绍了配备在容器上的安全阀口径计算方法，我们可以在设计中参考选用。 d=C1 （B.1）式中 C1=35 （B.2） D0－－容器外径m L——容器长度m P——为设计压力MPa 两个以上容器连通时，其安全阀口径是将各自容器的D0L值之和代入（B.1）式进行计算。查看更多 8个回答 . 5人已关注

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简介

职业：寰球工程项目管理（北京）有限公司 - 电气/仪表工程师

学校：西昌学院 - 生化系

地区：江苏省

个人简介：我渴望随着命运指引的方向，心平气和地、没有争吵、悔恨、羡慕，笔直走完人生旅途。查看更多

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