超压泄放装置计算

超压泄放装置计算例题

新《容规》中3.4设计文件一节，对压力容器安全泄放提出了更明确的计算要求。但现状是因超压泄放装置计算条件的多样性，设备人员对工艺参数选择的生疏，所以每次计算都象是一次重新入门。本文结合多年来的设计实践，编制了相应的软件与实例，力求能帮助容器及管道专业设计人员熟悉计算过程，提高设计质量和效率。对手工或权威电算也有提示、校对和协助作用。

例1：一空气储罐最高工作压力为0.8MPa，工作温度为30℃，进口管为φ57x3.5，确定安全阀尺寸。

解：根据题意：介质：空气—查得参数：k=1.4，C=356，M=28.96，Z=1

选用全启式安全阀，排放系数K取0.7（在0.6~0.7范围可选）

工作压力Pw=0.8MPa，设计压力取 P=1.1Pw=0.88 MPa

出口侧压力p0（绝压）：0.103MPa（近似为0.1 MPa）

pd-安全阀泄放压力（绝压）：

Pd=1.1Pw+0.1+0.1P=1.068 MPa (GB150附录B4.2.1)

泄放温度取30℃,（本例取与工作温度相同）

此温度下的密度ρ= 121.87 * M * Pd / Tk=12.44kg/m3

进口管为φ57x3.5(d=50mm) ，进气流速选：15 m/s.

1）计算安全泄放量：(按压缩气或蒸气公式(B1)计算)

Ws=2.83x10-3ρνd2 =0.00283x12.44x15x502=1320.2 kg/h （B1）

2）计算安全泄放面积：

确定气体的状态条件

P0/Pd=0.103/1.068=0.0936

（2/（k+1））k/(k-1)= （2/（1.4+1））1.4/(1.4-1)=0.53

∵P0/Pd<（2/（k+1））k/(k-1)是属于临界状态条件，∴安全泄放面积A按（B5）计算

A≥Ws/（0.076CKPd（M/Z/T）0.5）（B5）

=1320.2/（0.076 x356 x0.7 x1.068x（28.96/1/303）0.5）=211.12mm2

3）选用安全阀规格及整定压力：

选用带板手全启式安全阀的喉径应：

d0≥（A/0.785）1/2=（211.12/0.785）1/2=16.4mm

查安全阀样本接近并大于16.4mm的喉径为20mm，入口的公称管径为DN32

∴选用公称直径DN32的全启式带板手安全阀。

安全阀的整定压力介于工作和设计压力之间，P=1.05Pw=0.84 MPa

软件解：见图（1）

例2．有一工作压力为0.8MPa的饱和蒸汽储罐，进口管为φ57x3.5，进口气速为25 m/s，确定安全阀尺寸。解：根据题意：介质：饱和蒸汽

选用全启式安全阀，排放系数K取0.7

工作压力Pw=0.8MPa，设计压力取 P=1.1Pw=0.88 MPa

出口侧压力p0（绝压）：0.103MPa（近似为0.1 MPa）

pd-安全阀泄放压力（绝压）：Pd=1.1Pw+0.1+0.1P=1.068 MPa

查表1.068 MPa压力下的温度为181.8℃；此温度下的密度ρ=5.362 kg/m3

进口管为φ57x3.5(d=50mm) ，进气流速选：25 m/s.

1）计算安全泄放量：(按压缩气或蒸气公式(B1)计算)

Ws=2.83x10-3ρνd2

=0.00283 x5.362x25x502=948.4Kg

2）计算安全泄放面积：

当Pd≤10Mpa时，安全泄放面积A按（B7）计算

A≥Ws/ (5.25 K Pd)=948.4/(5.25x0.7x1.068)=241.6mm2

3）选用安全阀规格及整定压力：

选用带板手全启式安全阀的喉径应：

do≥ (A/0.785)0.5=(241.6/0.785)0.5=17.54mm

查安全阀样本接近并大于17.54mm的喉径为20mm，入口的公称管径为DN32

∴选用公称直径DN32的全启式带板手安全阀。

安全阀的整定压力介于工作和设计压力之间，P=1.05Pw=0.84 MPa

软件解：见图（2）

例3：一立式液氮贮罐，工作压力0.8MPa，泄放压力下饱和温度为-159℃，泄放压力下气化潜热为117.31KJ/kg，贮罐内胆外径Di=1916mm，贮液高度H=3692mm，保温厚度为242mm，材料导热系数为0.1062KJ/mh℃，采用非调微启平面密封安全阀，排放系数选0.25，确定安全阀尺寸

解：根据题意：介质：液氮—查得参数：k=1.4，C=356，M=28.02，Z=1

选用非调微启平面密封安全阀，排放系数K取0.25

工作压力Pw=0.8MPa，设计压力取 P=1.1Pw=0.88 MPa

出口侧压力p0（绝压）：0.1 MPa

pd-安全阀泄放压力（绝压）：Pd=1.1Pw+0.1+0.1P=1.068 MPa

泄放温度为t=-159℃，

此温度下的气化潜热q=117.31KJ/kg

贮罐内胆外径Do=1916mm，

贮液高度h1=3692mm，

保温厚度为242mm，

材料导热系数λ为0.1062KJ/mh℃

1）计算安全泄放量：

采用有可靠保温设备公式（B4）计算：

立式容器受热面积：Ar=3.14 Do h1=3.14 x 1916 x3692 /106=22.21 m2

Ws=2.61(650-t)λAr0.82/ (δq)（B4）

= 2.61 x(650+159) x0.1062 x22.210.82 / (0.242 x117.31) =100.40 kg/h 2）计算安全泄放面积：

确定气体的状态条件：Po/Pd=0.103/1.068=0.0936

（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，

安全泄放面积A应按式（B5）计算

A≥Ws/ (7.6 x10-3 C K Pd (M/Z/T)0.5) （B5）

=100.4/（0.076 x356 x0.25 x1.068 x（28.02 / 1 /114）0.5）=28.04mm2

满足上述面积微启式安全阀的喉径应：

d0≥(20A /π)1/2=(20 x28.04/3.14)1/2=13.36mm

∵d0 <32 所以按下式再算

d0≥(40A /π)1/2=(40 x28.04/3.14)1/2=18.9mm

查安全阀样本接近并大于18.9mm的喉径为20mm，入口的公称管径为DN32

∴选用公称直径DN32的微启平面密封安全阀。

安全阀的整定压力介于工作和设计压力之间，Ps=1.05Pw=0.84 MPa

软件解：见图（3）