安全阀计算公式
安全阀的工艺计算
暴露面积(A1)为距地面或能形成大面积 火焰的平台上方7.5m以下的容器外表面 A1
。金属壁温(Tw)：对于碳钢为593℃(866K) Tw
泄放温度(T)根据理想气体状态方程计算 T
泄放压力，MPa
P
分子量
M
3.3最小泄放面积
泄放阀因子
F'
泄放阀因子(F' )按式(3.3－2)计算， F'的最小值为0.01。如果 F'没有足够的 数据进行计算，则 取0.045。
89设计的容器上安装的安全阀，Co＝
其它(如管道上)安装的安全阀，Co＝
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。
3 储存气体容器的安全阀
3.1 无湿润表面的容器在外部火灾情况 下的泄放量
a 1.8 2 W
ZT
10
C K 0
f
MP(P Pb )
Kf Co
2.3.1 水蒸汽
最小泄放面积，mm2
a
流量系数(Co)值由制造厂提供，若无制 造厂数据时，Co＝0.975。
Co
质量泄放流量，kg／h
W
泄放压力，MPa
P
过热蒸汽过热系数(Ksh)查附表3，对于饱 和蒸汽，Ksh＝1.0。
Ksh
h
安全阀的阀座口径，mm
D
密封面的半锥角，度。
2.1 根据美国石油学会标准API—520中 的规定如下： 2.3.1 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。
关于安全阀排放量的计算公式
关于安全阀设计程序使用中的问题说明一. 关于火灾时气体储罐排放量的计算公式最近有同志在使用室里发布的安全阀计算程序时发现，当储罐的操作温度较高时会出现（866-T ）为负值的情况，使计算无法进行。
为搞清楚问题的原因，我进行了初步的研究，首先找公式的出处，然后分析问题出现的原因。
该公式来自API521中的3.15.2.1.2节，文中讲：对于非湿润情况的储罐（指气体罐）在火灾情况下排放量的计算应用下式：1,,P A F A =------------------------------------------------------------------⑴式中的,A 是储罐的受热面积，A 是安全阀的排放面积，F ，是环境系数，可查表或用下式计算：dCK 1406.0F =()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-6506.0125.11w T T T -----------------------------------------------⑵而T 1是安全阀排放时的温度，T w 是储罐的壁温。
T 1的计算是用下式：1T =n n 1T PP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ ----------------------------------------------------------------⑶式（2）中的C 用下式计算：C=1-k 1k 1k 2k 520+⎪⎭⎫⎝⎛+ -----------------------------------------------------⑷而安全阀排放面积的计算可用下式： A=MTZK K P CK W cb 1d ---------------------------------------------------⑸整理以上5个公式，化简后可得到下式：W=0.1406()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1.1506125.11,1T T Tw A MP ------------------------------------⑹ 上式换算为公制就是我们应用的公式：换算过程是：英制公式中温度单位是：兰氏R ，1RK=0.5556K ；1ft 2=0.3048m 2 1 pou/in 2=6.8947kpa 1 lb/h=0.45359kg/h 整理得下式：()() 1.251 1.150611.2511.150611110.304820.5556W 0.4535910.5556T W W A T T T A T T W ⎡⎤⎡⎤-⨯⎥⎢⎥⎣⎦⎥⨯=⎥⎡⎤⨯⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎤-=⎥⎥⎦换为我们标准中的符号得：W=8.765M P 1⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-25.11506.111w T T T A --------------------------------------⑺在API521的文字说明中，编者强调对F ，的数值推荐最小值是0.01，又说当最小值未知时，可以使用0.045来计算。
安全阀的计算与实例
安全阀的计算详细计算过程看150，安全阀泄放压力的确定包括设计压力和超压限度两部分，设计压力取绝对压力，超压限度由所选取的安全阀限定，可以查安全阀的技术指标获取，不过要满足4.2.1条的规定，比如你的设计压力是0.3MPa,你选定的安全阀超压为0.04MPa，这你选定的安全阀就不符合要求。
这时要注意，是先有安全阀才确定的设计压力，然后校验安全阀是否合适。
泄放压力下的空气密度可以把它看做是理想气体，PV=nRT,密度=P1*T2*ρ/P2/T1,p1为设计压力（绝压），T2=273.15K，T1为设计温度，P2为1.013MPa，ρ为1.293Kg/M3,如果想再精确点可以用范德瓦耳斯方程计算。
安全阀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．安全阀的选用方法a）根据计算确定安全阀.公称直径.必须使安全阀的排放能力≥压力容器的安全泄放量b）根据压力容器的设计压力和设计温度确定安全阀的压力等级;c）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;d）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;e）当安全阀有可能承受背压是变动的且变动量超过10%开启压力时,应选用带波纹管的安全阀;f）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g）液化槽(罐)车,应采用内置式安全阀.h）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.i）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.j）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.k）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. l）根据安全阀公称压力大小来选择的弹簧工作压力等级. 安全阀公称压力与弹簧工作压力关系,见表1m）安全阀公称压力PN与弹簧工作压力关系表安全阀应动作灵敏可靠,当到达开启压力时,阀瓣应及时开启和完全上升,以顺利排放;同时应具有良好的密封性能,不仅正常工作时保持不漏,而且要求阀瓣在开启复位后及时关闭且保持密封;在排气压力下阀瓣应达到全开位置,无震荡现象,并保证排出规定的气量。
标准安全阀计算
0.77
2
泄放压力下的气体密度
ρ
ρ=ρo×Pd/0.1
Kg/m3
5.86
3
压力容器进口管内径
d
设计条件
mm
73.00
4
进口管内气体流速
v
m/s
20.00
5 泄放压力下压力容器安全泄放量 Ws
Ws=2.83×10-3ρvd2
Kg/h
1767.38
6
二、压力容器排放能力计算（气体、临界条件）
气体性质
0.90
h
27
安全阀阀座喉径
d1
28
安全阀阀座口径
D
29
锥形密封面的半锥角
φ
安全
30
阀排 气截
全启式h≥1/4d1时
微启式
平密封 A
面积
PO/Pd 按GB150-1998附录B6.3.1
三、安全阀选用及校核 A42Y-16C DN20 设计条件
《压力容器设计手册》表3-8-7 P932或选型样本 《压力容器设计手册》表3-8-7 P932或选型样本 《压力容器设计手册》表3-8-7 P932或选型样本 《压力容器设计手册》表3-8-7 P932或选型样本
A=π/4×d12 A=πDh
0.55
0.13
临界条件
mm2
mm2
879.03
安全阀型式 个 mm mm mm ° mm2 mm2
1.00 1.00 3.25 13.00 25.00 0.00
132.73
安全
30
阀排 气截
面积
31
结 论:
微启式
A
锥密封
安全阀数 量:
Байду номын сангаас
安全阀管径选择计算
火力发电厂标准1.排放热源为过热蒸汽，安全阀的通流量为：G=0.0024μ1nF(p0/v0)0.52.排放热源为饱和蒸汽，安全阀的通流量为：G=0.0024μ1nF(p0/v0)0.53.设计压力为1MPa及以下的蒸汽管道或压力容器,可以按下式计算安全阀的通过能力或在给定通流量下确定安全阀的个数:G=0.00508μ2nF[(p0- p2) /v0]0.5以上三式中G-安全阀的通流量,t/h;p0-蒸汽在安全阀前的滞止绝对压力,MPa;v0-蒸汽在安全阀前的滞止绝对比容,m3/kg;p2-蒸汽在安全阀后的绝对压力,MPa;确定p2时,应考虑阀后管道及附件的阻力；n-并联装置的安全阀数量,个;μ1，μ2－安全阀的流量系数，应有试验确定或按厂家资料取值。
可取μ1＝0.9；μ2＝0.6；B-考虑蒸汽可压缩的修正系数，与绝热指数k，压力比p2/ p0，阻力等因数有关。
对于水，取B=1;对于蒸汽，可按C.8.1查取；F-每个安全阀通流面的最小断面积，其值应按厂家资料确定，对于全启式安全阀：F=πd2/4；对于微启式安全阀：F=πdh；其中d－安全阀最小通流截面直径mm；h＝安全阀的阀杆升程mm。
动力管道设计手册安全阀的选择1.由工作压力决定安全阀的公称压力；2.由工作温度决定安全阀的温度适用范围；3.由开口压力选择安全阀弹簧；4.最后根据安全阀的排放量，计算安全喉部面积和直径，选取安全阀的公称通径及型号、个数；5.由介质种类决定安全阀的材质及结构。
微启式安全阀排放量小，出口通径等于一般等于进口通径，常用于液体介质。
全启式安全阀排放量大，D N≥40时，出口通径比进口通径大一级，多用于气体介质。
安全阀反力计算1.按照API RP 520 Par tⅡ（《安全阀的尺寸、选择和安装》Par tⅡ安装）F=W×{kT/[(k+1)M]}0.5÷27.8+(A0+p2)F-排放点的反力，N;W-气体流量，kg/h;k –绝热指数，K＝C P、C V;C P-比定压热容;C V-比定容热容;M-流体的气体分子量;T-绝对温度（摄氏温度+273），°K;A0-排放点的出口面积，cm2;P2-排放点的静压力，kgf/ cm2;单原子k＝1.67；双原子k＝1.4；多原子k＝1.3；。
安全阀的工艺计算
安全阀工艺计算1 安全阀工艺计算1.1 操作参数1.1.1 最高操作压力P（表）：设备运行期间可能达到的最高压力，一般应按不同工艺过程确定。
1.1.2 安全阀定压P s：安全阀的开启压力。
安全阀定压P s（表）必须等于或稍小于设备设计压力P D（表）；由不同工艺操作压力和设备设计压力确定。
当安全阀定压P s=设备设计压力时，当P≤1.8MPa（表）时，P s=P D+0.1=P+0.18+0.1当1.8<P≤4MPa（表）时，P s=P D+0.1=1.1P+0.1当4<P≤8MPa（表）时，P s=P D+0.1=P+0.4+0.1当P>8MPa（表）时，P s=P D+0.1=1.05P+0.1 （1-1）注：P D（表）：设备设计压力；P s（表）：安全阀定压；P D（表）：设备设计压力；P（表）：设备最高操作压力；1.1.3 积聚压力Pa（表）：安全阀排放介质过程中，允许压力增加超过设备的设计压力的数值，可按表1.1选取表1.1 定压和积聚压极限1.1.4容许过压P h（表）：容许压力增加超过定压的数值。
如果定压等于设计压力：P s=P D，则P h=P a+P D-P s如果定压小于设计压力：P s<P D，则P h=P a+P D-P s（1-2）1.1.5最高泄放压力P m（绝）：安全阀达到最大泄放能力时的压力。
一般按如下计算：P m=P a+P a（1-3）1.1.6 背压P2（安全阀出口压力）背压是由于排放系统有压力而存在于安全阀出口的压力，它是迭加背压（安全阀开启前泄压总管的压力）和积聚背压（积聚背压是在安全阀开启后，由于介质流动所增加的压力）的总和。
对于普通型（非平衡型）安全阀：P2≤10%P S1.1.7 回座压差：是安全阀的定压与关闭压力的差值，以定压的百分数或压力单位表示。
P D<回座压力<P S1.1.8 安全阀的压力等级关系（即容器设计压力，安全阀容许积聚压、定压、注：1、与ASME锅炉压力容器规程和《压力容器安全技术监察规程，1990》基本一致；2、所示压力条件是安装在容器的安全阀条件；3、操作压力可高于或低于90%；4、回座和压差应参照ASME规程有关章节。
换热管破裂计算公式分析
安全阀排放量计算公式分析在安全阀的排放量计算方法里，在目前能见到的计算方法中，我认为有几个计算公式还有讨论的必要，因为就同一个工况而言，不同的公式相互矛盾，我先以换热管破裂的排放量为例，讨论如下：一.换热管破裂的安全阀计算公式1) SEI原来使用的公式W V=246.3×104×d2×(△p×ρv)0.5 kg/hW L=16.8×104×d2×(△p/ρL)0.5kg/hｄ内径m △p 高低压侧压差Mpa ρv，ρL气、液相重度kg/m32) 日本三菱重工的公式1) 换热器低压侧的设计压力大于2/3的高压侧的设计压力时，由于整根管子完全断裂极少发生，可不考虑换热器管子破裂，不需设安全阀；2) 换热器低压侧设计压力小于或等于2/3高压侧的操作压力时，整根管子完全断裂虽很少发生，但要考虑换热器管子破裂，需设安全阀；3) 换热器高压侧的操作压力大于等于7（MPa.G）［约1000（psi.G）］，或低压侧的介质是能闪蒸液体，或介质是含有蒸气、会汽化的液体；整根管子完全断裂的故障应考虑，而且与差压无关，需设安全阀。
换热管破裂引起的安全阀排放量，按下面3式计算：高压侧是气体的公式：W=2345×a×(P H-P VC) ×(M/T)0.5kg/h 高压侧是液体的公式：W=9963×a×[（P H-P VC）×S]0.5kg/h 高压侧是闪蒸液体的公式：当（P H-1.1×P DL）＞P1-P VC时：W=9963×a×[(P H-P VC)]0.5其中P VC=[0.96-0.28×（P V/P C）0.5] ×P VW kg/h a 二根换热管的面积cm2 T 气体泄放温度KM 气体分子量P H高压侧的操作压力，P DL低压侧的设计压力MPaG P1高压侧的操作压力，P VC破裂处的脉冲压力MPaAP V高压侧介质在操作温度下的蒸汽压MPaAP C高压侧介质的临界压力MPaA S 高压侧液体的比重在决定安全阀的尺寸时，要考虑过程热量输入的潜在能力，不能只考虑正常的热量输入。
安全阀计算
M ZT MPA MPA
0.1 0.748 1.383 263.8737 18 0.962 436.95 1192.835 4.867418 0.6
Kg/Kmol k Kg/h t= 163.8 c
r= 2.490087 cm
安全法的排放系数,与结构有关,应根据实验数据确定;
无参考数据时，可按下式选取： 全启式安全阀，Kf=0.6~0.7 带调节圈的微启式安全阀，Kf=0.4~0.5 不带调节圈的微启式安全阀，Kf=0.25~0.35
为可输入单元 为计算结果
M Gv=10*C*Kf *Pm*A ZT
Gv=
安全法 出口侧压力 安全法的排放压力（绝压） 气体绝热系数 气体特性系数 气体分子量 气体操作温度下的压缩系数 气体的温度 安全法的排放量 安全法最小排放面积 安全法的排放系数（与结构有 关）
为可输入单元 为计算结果
10*C*Kf*Pm*A
P0= Pm= cp/cv= C= M= Z= T= Gv= A= Kf=
安全阀的排放压力（绝压） 安全阀的整定压力（绝压）
安全阀的积聚压力
Pm=Ps+Pa Ps= Pa=0.1*Ps= Pa=0.2*Ps= Pa=0.03*Ps=
0.748 0.68 0.068 无火压力容器 0.136 着火有爆炸危险容器 0.0204 蒸汽锅炉
Mpa MPa MPa MPa MPa
注：D26=（D27+C28orC29orC30）应根据实际情况选Pa值。
安全阀排量计算
在安全阀的铭牌上，一般应标记有该阀用于某种条件（压力、温度）下的额定排量，但实际的使用条件往往与铭牌上的条件不完全相同，这就需要对安全阀的排量进行换算或重量重新计算。
绝大多数压力容器使用的安全阀，排放气体时，气体流速都处于临界状态。
安全阀的排量即可按临界流量公式计算，即：临界条件d P P 0≤112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+k k kWtg =ZTM A CP d 10 kg /h （按照GB/T12241-2005） 式中：W tg ------安全阀的理论排放能力, kg/h ；（理论排量Wtg ＝实际排放量/排放系数）C--------气体特性系数 （GB150与GB/T12241不同）P d -------实际排放压力（绝压）, MPa ；Po-------安全阀的出口侧压力（绝压），MPa ；M-------气体摩尔质量, kg/mol ；T--------气体的温度，K ；Z--------气体在操作温度压力下的压缩系数。
k--------气体绝热指数（理想气体而言k=C P /C V ）A--------安全阀流道面积, mm 2;对于全启式安全阀，即为阀座喉径的截面积，2/4oA d π=；对于微启式安全阀即为 阀座口上的环形间隙面积；平面形密封o A d h π=，锥形密封sin o A d h πϕ=。
式中：ϕ——锥形密封面的半锥角；o d ——安全阀座喉径，mm ；h ——阀瓣开启高度，mm 。
开启高度h 根据阀的设计或实际测定的数据。
无数据时，有调节圈的，取/20o h d =；无调节圈的，取/40o h d =。
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，可取压缩系数Z=1。
而一般常用的原子，如空气、氧气、氮气、氢气及一氧化碳等，绝热指数k 均约为1.4。
因此工作介质为双原子气体的中低压安全阀，可用Z=1，C=2.7（k=1.4）之值代入（9.2.1）式，即可得简化的安全阀排量计算公式：Wtg =T M A P d 27 kg /h例1：公称通径D N =50mm ，具有调节圈的微启式安全阀用于排气压力（表压）为p=1.5MPa ，温度为50℃的空气贮罐，试计算其排量。
安全阀计算
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=1.1Ps+0.1 =1.1×1.1Pw＋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㎏/m3υ—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＜0.60.05~0.6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＜1.010~1510~2010~158~103.0~6.010~205.0~10.07.0~8.030~4020~3015~2020~4040~60饱和水蒸汽（主管）（支管）煤气（初压）2KPa（初压）6KPa氨气≤0.61.0~2.0液氨氮气5~10乙炔气氢气自来水（主管）（支管）易燃气体40~6035~400.75~3.03~1210~203.0~8.00.3~1.02.0~5.02.0~8.0≤8.01.5~3.51.0~1.5≤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/kg285.5285.96343.7317.8337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。
安全阀额定排量计算
安全阀额定排量计算一、介质为液体（参照GB12241-89标准）式中Wt--安全阀的理论排量，Kg/h A--流道面积，mm2 ρ--介质密度，Kg/ mm3（如水ρ=1000 Kg/ mm3）△P--阀门前后压差，△P=Pp·Pb，Mpa Pp--排放压力，Mpa（绝对压力）Pb--阀门出口侧压力，Mpa(对空排放时Pb为0)二、介质为蒸汽（参照《蒸汽锅炉安全监察规程》式中K--排放系统，对微启式安全阀C=0.2。
全启式安全阀C=0.7 M--气体分子量（如空气M=29，甲烷M=16）Z--气体在操作温度下的压缩系数，（如空气在常温，压力为1.6Mpa下Z=0.99，压力为10Mpa下Z=0.95）T--气体的温度，K（T=273+摄氏度）三、介质为气体（参照GB12241-89标准）Wt=CA（10.2P+1）式中C--排放系统，对微启式安全阀C=0.085。
全启式安全阀C=0.235 P--安全阀入口处压力，Mpa K--蒸汽比容修正系数，一般取K=1 A--流道面积，mm2密封性要求（依据GB12243-89）安全阀类型流道直径(mm) 最大允许泄漏率，气泡数/min(试验介质：空气或其它气体) 公称压力PN,Mpa< 10 ≥ 10一般安全阀< 20 40 60≥ 2020 30背压平衡安全阀< 20 50 75≥ 2030 45注：1. 进行蒸汽安全阀密封试验时，用目视或听音的方法检查阀的出口端，如未发现泄漏现象，则认为密封性合格。
2. 进行水或其它液体用安全阀密封试验时，在规定的试验持续时间2分钟内，其密封面处不应有流淌的水珠。
企业安全生产费用提取和使用管理办法（全文）关于印发《企业安全生产费用提取和使用管理办法》的通知财企〔2012〕16号各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅（局）、安全生产监督管理局，新疆生产建设兵团财务局、安全生产监督管理局，有关中央管理企业：为了建立企业安全生产投入长效机制，加强安全生产费用管理，保障企业安全生产资金投入，维护企业、职工以及社会公共利益，根据《中华人民共和国安全生产法》等有关法律法规和国务院有关决定，财政部、国家安全生产监督管理总局联合制定了《企业安全生产费用提取和使用管理办法》。
安全阀计算,气体适用
K—泄放装置的泄放系数，安全阀K取额定泄放系数 C—气体特性系数,C=520*SQRT(k*（2/(k+1)）（（k+1）/（k-
1））)
P0/Pf
kg/h
单位 Mpa MPa —
K —
kg /kmol
— — —
k
2
k -1
—
k 1
当 P0
Pf
（
2
k
）k -1时，
k 1
As
13.16
安 全 阀 计 算（适用于气体）
设备名称： 二级分离器
一、容器的安全泄放量(Ws)
DK1710
介质名称：压缩空气
容器的安全泄放量：
二、安全阀所需泄放面积(As)
符号意义及计算公式 P0—泄放装置出口侧压力(绝压) Pf — 泄放装置的泄放压力(绝压) k—气体绝热指数 Tf—泄放装置泄放温度 Z—气体的压缩系数:
Ws CKP f
ZT f ......( B.5) M
当
p0
pf
＞（
k
2 Biblioteka k）k -1时， 1
As 1.79 10 -2 KPf
Ws
2
k1
k k -1
P0 Pf
k
-
P0 Pf
k
三、安全阀实际泄放面积(A)
符号意义及计算公式
ZT f ......( B.6) M
mm2
安全阀型 号：
单位
DN－安全阀公称直径
mm
D0－安全阀喉径
mm
h－安全阀开启高度 （全启式h=0.25*D0，微启式h=0.025D0）
A－安全阀实际泄放面积：A=π*h*D0
安全阀计算(液化气)
安全阀安全泄放计算：安全泄放量与安全阀排放面积计算： 容器盛装介质：R22，为液化气体，无绝缘保温层。
其安全泄放量计算如下：1. 容器的安全泄放量：——B3 (GB150-1998)Ws=87327.1式中：Ws——容器的安全泄放量，kg/m3F——系数；F=1 容器置于地面以下用砂土覆盖时，F=0.3； 容器置于地面上时，F=1； 容器置于大于10L/m2·min 喷淋装置下时，F=0.6；Ar——容器受热面积；Ar=123.2509 Ar=πD 0(L+0.3D 0)D 0——容器外径，m ；D 0=3.2L——容器总长，m ；L=11.3q——在泄放压力下，液体的汽化潜热，kJ/kg ；q＝151.32. 安全阀的排放面积A：P 0/P d =0.0414940.566426A=1046.306式中：A——安全阀的最小排放面积，mm2Ws——容器的安全泄放量，kg/m3C=336.2227P 0——安全阀出口侧压力，（绝压）Mpa ；P 0=0.1k——气体绝热系数；k=1.19K——安全阀的额定泄放系数，Ｋ＝0.9倍阀门泄放系数；K=0.675 A42Y-25阀门样本泄放系数为：0.75P d ——安全阀的泄放压力，P d =1.1P+0.1 Mpa (绝压）；P d =2.41P——容器设计压力，Mpa ；P=2.1M——气体的摩尔质量，kg/kmol ；M=86.469Z——气体的压缩系数，根据Tr 、Pr 由GB150图B1查得Z=0.72Px——介质泄放压力，MPa ；Px=2Tx——介质泄放温度,Ｋ；Tx=331P l ——介质临界压力，MPa ；P l =4.9751l T l =369Tr=0.897019Pr=0.402002故本设备采用一个Dg80全启式安全阀，其喉部直径dt=50mm,满足泄放安全的要求。
安全阀各个工况计算
各种事故工况下全阀泄放量的计算1、阀门误关闭a 、出口阀门关闭，入口阀门未关闭时，泄放量为被关闭的管道最大正常流量。
b 、管道两端的切断阀关闭时，泄放量为被关闭液体的膨胀量。
此类安全阀的入口一般不大于DN25。
但对于大口径、长距离管道和物料为液化气的管道，液体膨胀量按式(公式一)计算。
c 、换热器冷侧进出口阀门关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算，计算公式一。
d 、充满液体的容器，进出口阀门全部关闭时，泄放量按正常工作输人的热量计算。
按公式一计算液体膨胀工况的泄放量:()p l C G H B V ⋅⋅=/ （公式一）V -体积流量，h m /3；B -体积膨胀系数，℃/l ；H -工作条件下最大传热量，h J /k ；l G -液相密度，3/m kg ；p C -定压比热，()℃kg kJ /2、循环水故障a 、以循环水为冷媒的塔顶冷凝器，当循环水发生故障(断水)时，塔顶设置的安全阀泄放量为正常工作工况下进入冷凝器的最大蒸汽量。
b 、以循环水为冷媒的其它换热器，当循环水发生故障(断水)时，应仔细分析影响的范围，确定泄放量。
3、电力故障a 、停止供电时，用电机驱动的塔顶回流泵、塔侧线回流泵将停止转动，塔顶设置的安全阀的泄放量为该事故工况下进入塔顶冷凝器的蒸汽量。
b 、塔顶冷凝器为不装百叶的空冷器时，在停电情况下，塔顶设置的安全阀的泄放量为正常工作工况下，进入冷凝器的最大蒸汽量的75%。
c 、停止供电时，要仔细分析停电的影响范围，如泵、压缩机、风机、阀门的驱动机构等，以确定足够的泄放量。
4、不凝气的积累a 、若塔顶冷凝器中有较多无法排放的不凝气，则塔顶设置的安全阀的泄放量与“循环水故障”规定相同。
b 、其它积累不凝气的场合，要分析其影响范围，以确定泄放量。
5、控制阀故障a 、安装在设备出口的控制阀，发生故障时若处于全闭位置，则所设安全阀的泄放量为流经此控制阀的最大正常流量。
b 、安装在设备入口的控制阀，发生故障时若处于全开位置时:(1) 对于气相管道，如果满足低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2/3，则安全阀的泄放量应按式(公式二)计算:()()2/121/3.3171T G P C C W g h v v -= (公式二)W -质量泄放流量，h kg /；1v C -控制阀v C 值；2v C -控制阀最小流量下的v C 值；h P -高压侧工作压力，Mpa ；g G -气相密度，3/m kg ；T -泄放温度，K如果高压侧物料有可能向低压侧传热，则必须考虑传热的影响。
安全阀计算
7 工作状态下气体密度ρ 8 排放压力下气体密度ρ 1 9 安全泄放量Ws 二 安全阀排放能力的计算 1 安全阀的选用 2 安全阀阀座喉径d1
mm A1=π d12/4 P2=1.1P1+0.1 全启式 绝压
3 安全阀最小排气截面积A1 mm2 4 安全阀整定压力P1 MPa 5 6 7 8 9 10 安全阀排放压力P2 排放系数 K 天然气的摩尔质量M 天然气的压缩系数Z 气体绝热系数k 气体特征系数C MPa kg/kmol
安全阀计算
一 1 2 3 4 5 6 安全泄放量的计算 工作压力P 工作温度T 工作介质 进口管内径d 进口管内气体的流速v 标态下天然气密度ρ 0 绝压
Mpa
℃ mm m/s kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/h
（0℃，0.1033MPa） 由（P0× ρ ）/（P× ρ 0）=T0/T 得 由（P0×ρ 2）/（P2×ρ 0）=T0/T得 按GB150.1-2011附录B计算 由Ws=2.83× 10-3ρ vd2 A42Y-40 DN32
由k查GB150-2011表B.4 按GB150.1-2011附录B计算 mm2 A=13.16Ws/CKP2× (ZTf/M)0.5 因为A1>A,所以安全阀选用合格. 设 校
结果 3.7 40 天然气 96 15 0.707 22.08712 25.54943 9995.426534
32 804.2496 3.8 4.28 0.6 16.04 0.98 1.31 348 648.7948192
安全阀额定排量计算
安全阀额定排量计算安全阀额定排量计算一、介质为液体（参照GB12241-89标准）式中Wt--安全阀的理论排量，Kg/h A--流道面积，mm2 ρ--介质密度，Kg/ mm3（如水ρ=1000 Kg/ mm3）△P--阀门前后压差，△P=Pp·Pb，Mpa Pp--排放压力，Mpa（绝对压力）Pb--阀门出口侧压力，Mpa(对空排放时Pb为0)二、介质为蒸汽（参照《蒸汽锅炉安全监察规程》式中K--排放系统，对微启式安全阀C=0.2。
全启式安全阀C=0.7 M--气体分子量（如空气M=29，甲烷M=16）Z--气体在操作温度下的压缩系数，（如空气在常温，压力为1.6Mpa下Z=0.99，压力为10Mpa下Z=0.95）T--气体的温度，K（T=273+摄氏度）三、介质为气体（参照GB12241-89标准）Wt=CA（10.2P+1）式中C--排放系统，对微启式安全阀C=0.085。
全启式安全阀C=0.235 P--安全阀入口处压力，Mpa K--蒸汽比容修正系数，一般取K=1 A--流道面积，mm2密封性要求（依据GB12243-89）安全阀类型流道直径(mm)最大允许泄漏率，气泡数/min(试验介质：空气或其它气体) 公称压力PN,Mpa< 10 ≥ 10一般安全阀< 20 40 60≥ 2020 30背压平衡安全阀< 20 50 75≥ 2030 45注：1. 进行蒸汽安全阀密封试验时，用目视或听音的方法检查阀的出口端，如未发现泄漏现象，则认为密封性合格。
2. 进行水或其它液体用安全阀密封试验时，在规定的试验持续时间2分钟内，其密封面处不应有流淌的水珠。
安全阀定压计算方法
安全阀定压计算方法
一、起跳压力的确定：
1、安全阀设定压力P1在安全阀说明书中可查。
2、安全阀背压值P2在安全阀说明书中可查。
3、由于温度影响，现场定压值要比安全阀设定压力值高出一定值，高出值的计算方法如下
表，高出的压力值定为P3(kg/cm2)
4、实际定压值不可能是一固定的准确数值，根据P计算(PIt=P1-P2+P3)的大小，应有定的允许范围，
根据以上四个压力，就可以计算出实际的定压值P设.
即P设=(P1-P2+P3)土P4(起跳压力范围)
二、安全阀回弹压力的确定：
P回=起跳压力*X%(回弹压力范围)
系数X%的计算方法如下：1、介质为流体时，回弹压力比起跳压力下降25%,即起跳压力
*75%;2、介质为气体时，回弹压力=起跳压力*95%;3、介质为汽体时，回弹压力即为。
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安全阀计算公式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．安全阀的选用方法a）根据计算确定安全阀.公称直径.必须使安全阀的排放能力≥压力容器的安全泄放量b）根据压力容器的设计压力和设计温度确定安全阀的压力等级;c）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;d）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;e）当安全阀有可能承受背压是变动的且变动量超过10%开启压力时,应选用带波纹管的安全阀;f）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g）液化槽(罐)车,应采用内置式安全阀.h）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.i）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.j）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.k）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.l）根据安全阀公称压力大小来选择的弹簧工作压力等级. 安全阀公称压力与弹簧工作压力关系,见表1m）安全阀公称压力PN与弹簧工作压力关系表表1安全阀应动作灵敏可靠,当到达开启压力时,阀瓣应及时开启和完全上升,以顺利排放;同时应具有良好的密封性能,不仅正常工作时保持不漏,而且要求阀瓣在开启复位后及时关闭且保持密封;在排气压力下阀瓣应达到全开位置,无震荡现象,并保证排出规定的气量。
二．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㎏/m3υ—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AA=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·KT——蒸汽绝对温度Kν——蒸汽比容M——分子量。
蒸汽k=1.135∴A==245.7mm2do===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===242.8mm2do===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==205.4mm2Do===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=1At—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=2.08MPaM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㎏/m3Pd——容器的排放压力MPa（绝对）T——容器的排放温度（绝对）Kd——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。
参考资料《压力容器安全技术监察规程》《压力容器安全技术问答》劳动人事出版社GB150—1998《钢制压力容器》学苑出版社《锅炉压力容器安全工程学》北京经济学院出版社《燃气压力容器》中国建筑工业出版社《化工工艺设计手册》上海科学技术出版社JB/T4750－2003《制冷装置用压力容器》国家经济贸易委员会。