ag旗舰厅App_ag旗舰厅app下载

主页 > 国际 > > 正文

ag旗舰厅App安全阀选型:安全阀计算和选型 doc

2020-07-25 17:33
字号
放大
标准
分享

  安全阀选型:安全阀计算和选型安全阀选型 安全阀选型:安全阀计算和选型 安全阀 选型 话题:安全阀选型 计算方法 安全阀 安全阀计算与选型1. 确定安全阀类型确定安全阀类型根据卸放介质物性、卸 放量确定安全阀类型。2. 确定安全阀公称压力根据介质操作条件确定PN,选定弹 簧工作压力级。3. 安全阀计算安全阀计算3.1 由工艺计算软件(hysis,pro II,aspen)计算获得介质基本物性数据(比重ρ ,分子量M,粘度μ ,泄放量 Gv,气体特性系数C,流量系数Kf,压缩系数Z,最高泄放压力Pm,泄放温度 Ti,操作压力P0,整定压力Ps)。3.2 计算公式:安全阀的计算参照GB/T 12241- 2005(它与ISO 4126 安全阀一般要求计算方法相同) 中的公式并依据实测额定排 量系数来计算安全阀的额定排量,进而确定安全阀的口径,是比较可靠的计算方 法。具体计算公式见GB/T 12241-2005 6.3 节/6.5 节。3.2.1 介质为气体或蒸汽1) 临界流动下的理论排量计算在下列条件下达到临界流动: 临界流动下的理论排量计 算公式: 2)亚临界 流动下的理论排量计算:在下列条件下达到亚临界流动:亚临界流动下的理论排 量计算公式:3)Excel 表格计算安全阀卸放面积A0(作者Huang WenJia)13.3 须的介质物性数据编入Excel表格,并在安全阀卸放面积栏编好计算公式(见安全 阀计算excel 表格)。安全阀的选用与安全阀的选用与计算实例的选用与计算实例 计算实例安全阀系压力容器在运行中实现超压泄放的安全附件之一,也是在线压力 容器定期检验中必检项目。它包括防超压和防真空两大系列,即一为排泄容器内部 超压介质防止容器失效,另一方面则为吸入外部介质以防止容器刚度失效。凡符合 《容规》适用范围的压力容器按设计图样的要求装设安全阀。 一(安全阀的选用 安全阀的选用1. 安全阀1. 安全阀各种参数的确定安全阀各种参数的确定 各种参 数的确定 a)确定安全阀公称压力。根据阀门材料、工作温度和最大工作压力选定 公称压力。b) 确定安全阀的工作压力等级。根据压力容器的设计压力和设计温度 选定工作压力等级。安全阀的工作压力与弹簧的工作压力级有着不同的含义,不能 混为一谈。工作压力是指安全阀正常运行时阀前所承受的静压力,它与被保护系统 或设备的工作压力相同。而弹簧的工作压力级则是指某一根弹簧所允许使用的工作 压力范围,在该压力范围内,安全阀的开启压力(即整定压力)可以通过改变弹簧的 预紧压缩量进行调节。同一公称压力的安全阀,根据弹簧设计要求,可以分 为多种不同的工作压力级。具体划分见下表,划分的前提是能足以保证各个工 作压力级的压力上限与下限均能符合有关标准所规定的动作性能指标。选用安全阀 时,应根据所需开启压力值确定阀门的工作压力级。表1 安全阀公称压力PN 簧工作压力关系表PN弹簧工作压力等级 1.60.06,0.10.5,0.60.120.16,0.250.25,0.41.0,1.30. 4,0.51.3,1.60.6,0.81.6,2.00.8,1.02.0,2.52.0,2.52 .56.41.3,1.6 只能用于大于1.3MP- 1.3,1.64.0,6.41.6,2.02.5,3.23.2,4.0 只能用于大于 1.3MPa104,55,6.46.4,828,10 只能用于大于4.0MPac)确定安全 阀的排放压力Pd。安全阀的排放压力一般为整定压力(开启压力)的1.1 倍,蒸汽 锅炉安全阀的排放压力为整定压力的1.03 倍。d)确定安全阀的通径。根据必需排 放量来确定,安全阀的排放能力?必需排放量。被保护系统所必需的排放量是指系 统发生异常超压时为防止超压所必须排除的量,它是由系统或设备的工作条件、容 量以及可能引起超压等因素决定的。e)材质的确定选用安全阀的材质应考虑介质的 工作温度、工作压力,介质性能以及材料的工艺性,经济性等多种因素。一般情况 下用户可根据生产单位提供的安全阀样本中列举的不同型号安全阀的工作温度、压 力范围以及代表性使用介质的种类进行选 用。对材质有特殊要求时,可在订货时与生产单位协商解决。根据介质特性选 合适的安全阀材料:如含氨介质不能选用铜或含铜的安全阀;乙炔不能选用含铜70% 或紫铜制的安全阀。2. 安全阀特殊结构安全阀特殊结构的确定结构的确定1) 带散热器安全阀的选用对于开启压力大于3MPa 蒸汽用的安全阀或介质温度超过 320?的气体用的安全阀,应选用带散热器(翅片)的形式。2)波纹管安全阀对承受附 加背压力的安全阀,而且其背压力变化量超过整定压力10,时,应选用这种安全 阀。另外对使用有腐蚀性介质的安全阀,为防止弹簧及导向机构受介质腐蚀,也应 选用波纹管安全阀。3)对于易燃、毒性为极度或高度危害介质必须采用封闭式安全 阀,如需采用带有提升机构的,则应采用封闭式带板手安全阀。4)对空气、60?以上 热水或蒸汽等非危害介质,则应采用带板手安全阀。5)液化槽(罐)车,应采用内置式 安全阀。6)对于泄放量大的工况,应选用全启式;对于工作压力稳定, 泄放量小的工 况,宜选用微启式;对于高压、泄放量大的工况, 宜选用非直接起动式,如脉冲式安 全阀.对于容器长度超过6m 的应设置两个或两个以上安全阀。7)工作压力Pw 固定式容器,可采用静重式(高压锅)或杠杆重锤式安全阀.移动式设备应采用弹簧式安全阀。8)对于介质较稠且易堵塞的, 宜选用安全阀与爆破片的串联组合式的泄放 装置.33. 安全阀3. 安全阀的主要性能指标安全阀的主要性能指标 的主要性能指 1)安全性。阀门出厂时按国家相关标准进行了强度试验与密封试验,确保阀门的机械性能符合国 家标准的要求。2)灵敏性。阀门的起跳条压力、回座压力,在 国家标准及用户要求的范围内,起跳压力准确、起跳迅速,回座压力稳定。3)密封 性。阀门回座后密封性能优良,无泄漏。4)有排放量要求的安全阀,阀门起跳后排 放量达到国家标准规定的要求之机械特性,阀门的密封性能及其它性能保持稳定, 不发生变化。二. 一般安全阀订货须知. 一般安全阀订货须知 一般安全阀订货须 知订购一般安全阀应注明下列各项内容:1)安全阀的型号、公称通径、公称压力2) 安全阀的工作压力级或开启压力(整定压力)值3)阀体材质及密封面材质4、特殊规 格安全阀订货须知订购特殊安全阀时,除应注明安全阀的型号、公称通径以及开启 压力之外,尚需注明以下各项:(1)安全阀排放压力的最高值及回座压力(或启闭压 差)最低值;(2)被保护系统或设备的必须排量及拟装设阀门的数量;(3)使用介质及 其重度(液体)或分子量(气体);(4)阀门进口介质温度;(5)阀门承受背压的类型及数 值;(6)其他要求。三(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 57X3.5,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)4 则Pd—安全阀泄放压力(绝压)为Pd=1.1Ps+0.1 =1.11.1Pw,0.1=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)计算式中: 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=2.8310-3ρ 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 =28.9510.68273/22.4303=12.44?/m3υ—容器在工作压力下的进口管的气 体流速m/s;查表2 一些常用气体流速范围流体名称/输送压 力MPa 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 流速范围m/s 10~15 10~20 10~15 8~10 3.0~6.0 10~20 5.0~10.0 流体名称/输送压力MPa 饱和水蒸汽 (主管) 煤气(初压)2KPa(初压)6KPa 氨气 ?0.6MPa(g) 1.0~2.0MPa(g) 液氨 氮气 5,10MPa(a) 流速范围m/s 30~40 20~30 0.75~3.0 3~12 10~20 3.0~8.0 0.3~1.0 2.0~5.00.05~0.6 饱和水蒸汽(主管) 1.0低压蒸汽 ,1.0 低压蒸汽 ,1.07.0~8.0 30~40 20~30 15~20 20~40 40~60 乙炔气 氢气自来水 0.3MPa(g) (主管) 易燃气体2.0~8.0?8.0 1.5~3.5 1.0~1.5 ?1.0 代入得Ws=2.8310-312.4415502=1320.2?/h 则=205.4mm2 采用带板手全启式安全阀A=0.785d0=205.4mm 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 全启式带板手安全阀.安全阀公称直径与喉径关系表322 全阀公称压力\公称直径DN15、20、25、32、40、50、80、 100 全PN (MPa)1.0、2.5、4.0、6.4Do 20、25、32、50、65 启PN (MPa)10.0 式20、25、32、40、50PN (MPa)16、3212、 20 微PN (MPa)1.6、2.5、4.0、6.4Do 12、16、20、25、32、 40、65、80 启PN (MPa)16、32 式Do 12PN(MPa)16、3214/16 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)6Pd=1.1Ps,0.1MPa=1.11.1Pw,0.1=1.210.8,0.1=1.068MPa 查得 =5.388Kg/m.K=455?(t=182?)?WS=2.8310ρ d=2.83105.3882550=953Kg/h最小排放 面积A -32-323 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)7 Cl2丙烷 C3H8 丁烷C4H10 C6H6乙炔 H2C2 异丁烷70.91 144.0 44.09 96.84 58.12 152.01 78.11 287.6 26.04 36.3 58.12 58.1276.142.01 37.4748.7 61.6 36.001.36 1.133 1.094 1.18 1.238 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 均为1.4。因此,安全阀排量计算公式简化为下式:W=27KPdA(M/T)0.5 用例题 的工况,代入后即得Do=(205.4/0.785)0.5=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 n=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。表5 液化石油气单一成分组 分及汽化潜热重量组分X1 烷C3H8丙烯C3H6 正异丁烯正异丁烷残液850?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=2.55105 At0.82/qkg/h 式中:F—系数,对于地面上的容器,ag旗舰厅App F=1At—容器受热面积,椭圆封头的卧式贮罐At=π D0(L+0.3 D0)=3.141.632(6.916+0.31.632)=37.9?50?汽化潜r=?Xiri=285.50.15, 285.960.5,343.70.15,317.80.15,3370.05=301.9 KJ/?安全泄放量 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0.82 2.55x105x1x37.90.82/301.9=16640?/h 式中Pd=1.1P,0.1=1.11.8,0.1=2.08MPaM 分子量=44 主要成分丙烷)?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 1084。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(ρ o)Vd2Pd/T =7.551.2931510021.31/293 =6.55103?/h o——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),Pd=1.1x1.1xPw+0.1=1.31MPa,T——容器的排放温度(绝 ,T=273+20=293Kd——容器的总进气管内径?9实际上W,=7.55ρ oVd2Pd/T W=2810-3ρVd2 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 (?/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(D0L)0.5 (B.1)式中C1=35(1/P)0.5 (B.2) D0,,容器外径mL—— 容器长度mP—— 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。 10 安全阀选型:安全阀计算和选型安全阀选型 安全阀选型:安全阀计算和选型 安全阀 选型 话题:安全阀选型 计算方法 安全阀 安全阀计算与选型1. 确定安全阀类型确定安全阀类型根据卸放介质物性、卸放量 确定安全阀类型。2. 确定安全阀公称压力根据介质操作条件确定PN,选定弹簧工 作压力级。3. 安全阀计算安全阀计算3.1 由工艺计算软件(hysis,pro II,aspen)计算获得介质基本物性数据(比重ρ ,分子量M,粘度μ ,泄放量Gv, 气体特性系数C,流量系数Kf,压缩系数Z,最高泄放压力Pm,泄放温度Ti,操 作压力P0,整定压力Ps)。3.2 计算公式:安全阀的计算参照GB/T 12241-2005(它 与ISO 4126 安全阀一般要求计算方法相同) 中的公式并依据实测额定排量系数来 计算安全阀的额定排量,进而确定安全阀的口径,是比较可靠的计算方法。具体计 算公式见GB/T 12241-2005 6.3 节/6.5 节。3.2.1 介质为气体或蒸汽1)临界流动 下的理论排量计算在下列条件下达到临界流动: 临界流动下的理论排量计算公式: 2)亚临界 流动下的理论排量计算:在下列条件下达到亚临界流动:亚临界流动下的理论排量计 算公式:3)Excel 表格计算安全阀卸放面积A0(作者Huang WenJia)13.3 将必须的 介质物性数据编入Excel 表格,并在安全阀卸放面积栏编好计算公式(见安全阀计 算excel 表格)。安全阀的选用与安全阀的选用与计算实例的选用与计算实例 计算 实例安全阀系压力容器在运行中实现超压泄放的安全附件之一,也是在线压力容器 定期检验中必检项目。它包括防超压和防真空两大系列,即一为排泄容器内部超压 介质防止容器失效,另一方面则为吸入外部介质以防止容器刚度失效。凡符合《容 规》适用范围的压力容器按设计图样的要求装设安全阀。 一(安全阀的选用 安全 阀的选用1. 安全阀1. 安全阀各种参数的确定安全阀各种参数的确定 各种参数的 确定 a)确定安全阀公称压力。根据阀门材料、工作温度和最大工作压力选定公称 压力。b) 确定安全阀的工作压力等级。根据压力容器的设计压力和设计温度选定 工作压力等级。安全阀的工作压力与弹簧的工作压力级有着不同的含义,不能混为 一谈。工作压力是指安全阀正常运行时阀前所承受的静压力,它与被保护系统或设 备的工作压力相同。而弹簧的工作压力级则是指某一根弹簧所允许使用的工作压力 范围,在该压力范围内,安全阀的开启压力(即整定压力)可以通过改变弹簧的预紧 压缩量进行调节。同一公称压力的安全阀,根据弹簧设计要求,可以分 为多种不同的工作压力级。具体划分见下表,划分的前提是能足以保证各个工作压 力级的压力上限与下限均能符合有关标准所规定的动作性能指标。选用安全阀时, 应根据所需开启压力值确定阀门的工作压力级。表1 安全阀公称压力PN 与弹簧工 作压力关系表PN 弹簧工作压力等级 1.60.06,0.10.5,0.60.120.16,0.250.25,0.41.0,1.30. 4,0.51.3,1.60.6,0.81.6,2.00.8,1.02.0,2.52.0,2.52 .56.41.3,1.6 只能用于大于1.3MP- 1.3,1.64.0,6.41.6,2.02.5,3.23.2,4.0 只能用于大于 1.3MPa104,55,6.46.4,828,10 只能用于大于4.0MPac)确定安全 阀的排放压力Pd。安全阀的排放压力一般为整定压力(开启压力)的1.1 倍,蒸汽 锅炉安全阀的排放压力为整定压力的1.03 倍。d)确定安全阀的通径。根据必需排 放量来确定,安全阀的排放能力?必需排放量。被保护系统所必需的排放量是指系 统发生异常超压时为防止超压所必须排除的量,它是由系统或设备的工作条件、容 量以及可能引起超压等因素决定的。e)材质的确定选用安全阀的材质应考虑介质的 工作温度、工作压力,介质性能以及材料的工艺性,经济性等多种因素。一般情况 下用户可根据生产单位提供的安全阀样本中列举的不同型号安全阀的工作温度、压 力范围以及代表性使用介质的种类进行选 用。对材质有特殊要求时,可在订货时与生产单位协商解决。根据介质特性选合适 的安全阀材料:如含氨介质不能选用铜或含铜的安全阀;乙炔不能选用含铜70%或紫 铜制的安全阀。2. 安全阀特殊结构安全阀特殊结构的确定结构的确定1)带散 热器安全阀的选用对于开启压力大于3MPa 蒸汽用的安全阀或介质温度超过320?的 气体用的安全阀,应选用带散热器(翅片)的形式。2)波纹管安全阀对承受附加背压 力的安全阀,而且其背压力变化量超过整定压力10,时,应选用这种安全阀。另外 对使用有腐蚀性介质的安全阀,为防止弹簧及导向机构受介质腐蚀,也应选用波纹 管安全阀。3)对于易燃、毒性为极度或高度危害介质必须采用封闭式安全阀,如需 采用带有提升机构的,则应采用封闭式带板手安全阀。4)对空气、60?以上热水或蒸 汽等非危害介质,则应采用带板手安全阀。5)液化槽(罐)车,应采用内置式安全阀。 6)对于泄放量大的工况,应选用全启式;对于工作压力稳定, 泄放量小的工况,宜选 用微启式;对于高压、泄放量大的工况, 宜选用非直接起动式,如脉冲式安全阀.对 于容器长度超过6m 的应设置两个或两个以上安全阀。7)工作压力Pw 低的固定式容 器,可采用静重式(高压锅)或杠杆重锤式安全阀.移动式设备应采用弹簧式安全阀。 8)对于介质较稠且易堵塞的, 宜选用安全阀与爆破片的串联组合式的泄放装置.33. 安全阀3. 安全阀的主要性能指标安全阀的主要性能指标 的主要性能指标 1)安全性。阀门出厂时按国家相关标准进行了强度试验与密封试验,确保阀门的机 械性能符合国 家标准的要求。2)灵敏性。阀门的起跳条压力、回座压力,在国家 标准及用户要求的范围内,起跳压力准确、起跳迅速,回座压力稳定。3)密封性。 阀门回座后密封性能优良,无泄漏。4)有排放量要求的安全阀,阀门起跳后排放量 达到国家标准规定的要求之机械特性,阀门的密封性能及其它性能保持稳定,不发 生变化。二. 一般安全阀订货须知. 一般安全阀订货须知 一般安全阀订货须知订 购一般安全阀应注明下列各项内容:1)安全阀的型号、公称通径、公称压力2)安全 阀的工作压力级或开启压力(整定压力)值3)阀体材质及密封面材质4、特殊规格安 全阀订货须知订购特殊安全阀时,除应注明安全阀的型号、公称通径以及开启压力 之外,尚需注明以下各项:(1)安全阀排放压力的最高值及回座压力(或启闭压差)最 低值;(2)被保护系统或设备的必须排量及拟装设阀门的数量;(3)使用介质及其重度 (液体)或分子量(气体);(4)阀门进口介质温度;(5)阀门承受背压的类型及数值;(6) 其他要求。三(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 57X3.5,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)4 则Pd—安全阀泄放压力(绝压)为Pd=1.1Ps+0.1 =1.11.1Pw,0.1=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)计算式中: 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=2.8310-3ρ 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 =28.9510.68273/22.4303=12.44?/m3υ—容器在工作压力下的进口管的气 体流速m/s;查表2 一些常用气体流速范围流体名称/输送压 力MPa 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 流速范围m/s 10~15 10~20 10~15 8~10 3.0~6.0 10~20 5.0~10.0 流体名称/输送压力MPa 饱和水蒸汽 (主管) 煤气(初压)2KPa(初压)6KPa 氨气 ?0.6MPa(g) 1.0~2.0MPa(g) 液氨 氮气 5,10MPa(a) 流速范围m/s 30~40 20~30 0.75~3.0 3~12 10~20 3.0~8.0 0.3~1.0 2.0~5.00.05~0.6 饱和水蒸汽(主管) 1.0低压蒸汽 ,1.0 低压蒸汽 ,1.07.0~8.0 30~40 20~30 15~20 20~40 40~60 氢气自来水0.3MPa(g) (主管) 易燃气体2.0~8.0?8.0 1.5~3.5 1.0~1.5 ?1.0 代入得Ws=2.8310-312.4415502=1320.2?/h 则=205.4mm2 采用带板手全启式安全阀A=0.785d0=205.4mm 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 全启式带板手安全阀.安全阀公称直径与喉径关系表322 全阀公称压力\公称直径DN15、20、25、32、40、50、80、 100 全PN (MPa)1.0、2.5、4.0、6.4Do 20、25、32、50、65 启PN (MPa)10.0 式20、25、32、40、50PN (MPa)16、3212、 20 微PN (MPa)1.6、2.5、4.0、6.4Do 12、16、20、25、32、 40、65、80 启PN (MPa)16、32 式Do 12PN(MPa)16、3214/16 例2.将例题1 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)6Pd=1.1Ps,0.1MPa=1.11.1Pw,0.1=1.210.8,0.1=1.068MPa 查得 =5.388Kg/m.K=455?(t=182?)?WS=2.8310ρ d=2.83105.3882550=953Kg/h最小排放 面积A -32-323 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)7 Cl2丙烷 C3H8 丁烷C4H10 C6H6乙炔 H2C2 异丁烷70.91 144.0 44.09 96.84 58.12 152.01 78.11 287.6 26.04 36.3 58.12 58.1276.142.01 37.4748.7 61.6 36.001.36 1.133 1.094 1.18 1.238 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 时众所周知,压缩系 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(M/T)0.5 用例题1 况,代入后即得Do=(205.4/0.785)0.5=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 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δ n=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。表5 液化石油气单一成分组分及汽化潜热 重量组分X1 烷C3H8丙烯C3H6 正异丁烯正异丁烷残液850?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=2.55105 At0.82/qkg/h 式中:F—系数,对于地面上的容器,F=1At—容 器受热面积,椭圆封头的卧式贮罐At=π D0(L+0.3 D0)=3.141.632(6.916+0.31.632)=37.9?50?汽化潜r=?Xiri=285.50.15, 285.960.5,343.70.15,317.80.15,3370.05=301.9 KJ/?安全泄放量 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0.82 2.55x105x1x37.90.82/301.9=16640?/h 式中Pd=1.1P,0.1=1.11.8,0.1=2.08MPaM 分子量=44 要成分丙烷)?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 1084。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(ρ o)Vd2Pd/T =7.551.2931510021.31/293 =6.55103?/h o——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),Pd=1.1x1.1xPw+0.1=1.31MPa,T— —容器的排放温度(绝对)K ,T=273+20=293Kd——容器的总进气管内径?9 实际上 W,=7.55ρ oVd2Pd/T 与W=2810-3ρ Vd2 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(D0L)0.5 (B.1)式中C1=35(1/P)0.5 (B.2) D0,, 容器外径mL—— 容器长度mP—— 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。 10

点击排行