两相流安全阀泄放面积的计算[1]
两相流阀门计算(待整理)
一、 K v 值计算和开度验算位号：PCV-1011; PCV-2011 数量：2介质名称：天然气、液态烃 介质状态：两相流阀前压力1P =3.55MPa(A) 阀后压力2P =2.55MPa(A)天然气最大流量g Q =36900Nm ³/h液态烃最大流量L Q =43.03m ³/h计算过程：∵天然气质量流量g W =g Q ×ρ天然气=36900×0.75=27675kg/h 液态烃质量流量L W =L Q ×ρ液态烃=43.03×879.1=37827.7kg/h 压差比修正函数(,) 1.470.66TX f X K KX =- 式中：X —压差与入口绝对压力之比（1P P ∆）T X —压差比系数,K —比热比13.55(,) 1.470.66 1.3150.7f X K =-⨯⨯=1.268 两相流有效密度g L e L 22g g L X,K g W W W W F f ρρρ+=+（）式中：g W —气体流量，kg/hL W —液体流量，kg/hg ρ—密度（1P ，1T 条件），kg/m ³L ρ—液体密度，kg/Nm ³g F —压力恢复系数（气体）e 222767537827.72767537827.7200.69 1.268879.1ρ+=+⨯⨯=35.394kg/m ³ ∴采用公式：W W +式中：g W —气体流量，kg/hL W —液体流量，kg/h1P —阀前压力，MPa(A)2P —阀后压力，MPa(A)e ρ—两相流有效密度，kg/m ³计算 Kvmax=110.1选用 Kvs=320计算开度 Kmax=max Kv Kvs ⨯100%=110.1320⨯100%= 34.5%二、选型a ） 型号和口径型号：K23101自力式(阀后)压力调节阀口径：DN200X dg(Trim)150mmb ）执行器型号及主要参数型号：设定压力：2.45MPa弹簧设定范围：0.05-0.3MPa有效面积：注：该自力式压力调节阀具体参数见规格书。
气-液两相流安全阀泄放面积的计算
一
种基 于 Ｈ Ｅ Ｍ 模 型 的计 算方 法 。
本 文将 分别 用 （ １ ） 方 法 ，Ｄ Ｉ Ｅ Ｒ Ｓ积分 法 ，以及
气 液泄 放面 积相 加 的方 法 ，结 合 实 例计 算气 液 两 相 情况 下安 全 阀的泄放 面积 。
１ 计算 方法介绍
可 能 发生 的两相 流 泄 放 工况 可 被 归 纳 为 以下
Ｏ ｍ ｅ ｇ ａ 一 １ 适 用 于 前 三 种 类 型 的 流 体 ，Ｏ ｍ ｅ ｇ ａ 一 ２适
用 于第 四种类 型 ，本 文 将 以不 含 不 凝 气 的 饱 和水
收稿 日期 ：２ ０ １ ５— ０ ４—２ １ 。
上 和热力 学上 都 是平 衡 的。 因为 流 体 流过 安 全 阀 时是 高 度 湍 流 状 态 ，不 可 能 是 层 流 状 态 ｌ ２ ｝ ３ Ｊ ，故
气－ 液 两相 流 安 全 阀泄 放 面 积 的计 算
蔡维婷
（ 中 国石化 工程 建设 有 限公 司 ，北 京 １ ０ ０ １ ０ １ ）
摘 要 ：介绍 了安 全 阀气液 两相 泄放 ＿ Ｙ － 况 如何 发 生及 所 具 有 的特 点 ，探 讨 了在 这 种 泄 放
工况 下怎样确 定安 全 阀的尺 寸。 讨论 了两相 流 泄放 面积计 算方 法 ＼ 原理 和详 细计 算 步骤 ，并通
过设计案例对计算方法进行比较。结果表明：相比于 Ｏ ｍ ｅ ｇ ａ 一 ２ 和气一 液相泄放面积相加的方法， Ｏ ｍ ｅ ｇ ａ 一 １方法和 Ｄ Ｉ Ｅ Ｒ Ｓ积分 法得 到的 泄放 面积较 大 ，较 为保 守安全 。 所 以在 实际 工程设 计 中 ，
推荐 使 用这 两种方 法计 算 气一 液 两相流 安全 阀的泄放 面积 。 关键 词 ：安全 阀 两相 流 泄放 面积 Ｄ Ｉ Ｅ Ｒ Ｓ
09.9.14 安全阀泄放能力计算：
第二部分：安全附件校核计算：一、安全阀校核计算：GC3压力管道在1.25 MPa减压到0.3 MPa后，要设置安全阀。
因为介质为蒸气，故选用全启式安全阀GC3压力管道蒸汽吹扫，设备分段吹扫，C-72电捕焦需蒸汽量最大315 kg/h，所以管道最大蒸汽泄放量为：315 kg/h 。
1、安全阀泄放能力计算根据GB150 P137（一）、临界条件：p0 / p d ≤（2/k+1）k/k-1安全阀泄放能力计算选用公式w s = 7.6–2×10-2 C K p d A (M/ZT) ∧2 kg/h查表标准HG/T 20570.2一95，安全阀的设置和选用表 16.0.2水蒸汽：k=1.32p0——安全阀的出口侧压力MPa （绝压） 0.1 MPap S——安全阀的整定压力0.3 MPap d——安全阀的排放压力（绝压） p d =1.1 p S +0.1 MPa p d =1.1 p S +0.1 MPa=1.1×0.3+0.1=0.43 MPa（2/k+1）k/k-1 =（2/2.32）4.125=0.5490.23＜0.549故：p0 / p d ≤（2/k+1）k/k-1安全阀泄放能力计算公式：w s = 7.6–2×10-2 C K p d A (M/ZT) ∧2 kg/h参数如下：选安全阀阀座喉径：d1=32 ，DN50w s——安全阀的排放能力 kg/hK—排放系数全启式：K=0.6p d——安全阀的排放压力，（绝压） 0.43 MPap d =1.1 p S +0.1 MPap S——安全阀的整定压力， 0.3 MPap0——安全阀的出口侧压力， MPa （绝压） 0.1 MPa A- 安全阀的最小排气截面积， mm 2H——安全阀的开启高度，d1 ——安全阀最小流通直径（阀座喉径）mm 全启式安全阀 h≥1/4d1 时，即A=πd12/4A=π d12/4=π（32）2 /4=804 mm 2k——气体绝热系数查表16.0.2 当k=1.32 C——气体特性系数查表GB150 ，P137 C=349 M——气体摩尔质量 18kg/kmolT——气体的温度K 143+273=416Z——在操作温度压力下的压缩系数查表16.0.2 临界温度：647 K泄放介质的温度：143+273=416 K对比温度：416/647=0.67查表16.0.2 临界压力：22.13 MPa泄放介质的压力：0.43 MPa对比压力：0.43/22.13=0.019查表GB150 ，P138 ，Z=0.9阀座喉径：d1=32的安全阀泄放能力为：w s = 7.6–2×10-2 C K p d A (M/ZT) ∧2 kg/h=7.6×10-2 × 349×0.6 ×0.43×804（18/416×0.9）∧2=7.6×10-2 × 349×0.6× 0.43×804×0.219= 1204 kg/h工艺上要求安全阀最大蒸汽泄放量为：315 kg/h 。
化工工程计算-安全阀泄放面积计算帮助文档API520—2014-易算云科技
易算云安全阀的设计计算API 520 —20141. 易算云计算软件简介安全阀是容器安全泄放装置的一种，主要配备于压力容器上，应对容器可能出现的超压情况。
安全阀一般由弹簧作用，当入口处静压超过其设定压力时，阀瓣上升以泄放被保护系统的超压。
本计算适用于安装单个泄放装置，不包括两相流泄放。
2. 易算云计算软件参考标准API 520, Sizing, Select ion, and Instal latio n of Pressu re-reliev ing Device s API 521, Pressu re-reliev ing and Depres surin g System sAPI 526, Flange d SteelPressu re-relief Valves3. 易算云计算过程3.1 安全阀设定压力安全阀设定压力（P S）系指，当安全阀入口处的静压达到该值时，安全阀将动作。
安全阀保护的系统内有可能存在两个以上的压力设备，再考虑到其中的管道和阀门，安全阀的设定压力要求不大于被保护系统内的最低设计压力。
另外，若已知设备或管道的最高允许工作压力（Maximu m Allowa ble Workin g Pressu re, MAWP），可用最高允许工作压力来替代设计压力。
3.2 允许超压与泄放压力超压指超过泄压装置设定压力的压力，在压力泄放装置排放期间，允许容器内压力超过容器的最大允许工作压力（或者是设计压力），该压力的增值即是允许超压（Accum%），通常用百分数来表示。
依据API 520之规定，对于单阀泄放系统而言，火灾事故工况的允许超压为21%，其他为10%。
泄放压力（P1）系指安全阀阀芯升到最大高度后，阀入口处的压力。
安全泄放装置的计算方法
安全泄放装置的计算方法G.1 符号A ——安全阀的最小泄放面积，mm 2；对全启式安全阀，即14t ≥h d 时，42t πA d =；对微启式安全阀，即120t h d <时，平面型密封面v A πd h =；锥面型密封面sin t A πd h φ=；C ——气体特性系数，按式（G.1）求取；1112520-+⎪⎭⎫⎝⎛+=k k k k C ························· （G.1）d ——入口管内径，mm ；t d ——安全阀最小流道直径（阀座喉部直径），mm ；v d ——安全阀阀座内径，mm ；H ——最大输入热量，kJ/h ；h ——安全阀的阀瓣开启高度，mm ；K ——安全阀的额定泄放系数，K 取0.9倍泄放系数（泄放系数与阀的结构有关，应根据实验数据确定，通常由安全阀制造厂提供）；无参考数据时，可按下列规定选取：全启式安全阀 K =0.60~0.70；带调节圈的微启式安全阀 K =0.40~0.50； 不带调节圈的微启式安全阀 K =0.25~0.35；k ——气体绝热指数（过热蒸汽取1.3；饱和蒸汽取1.135）；M ——气体的摩尔质量，kg/kmol ；d p ——安全阀的最大泄放压力，MPa （a ）；d ν——安全阀排放介质比容，m 3/kg ；o p ——安全阀出口侧压力，MPa （绝压）；q ——在泄放压力下，液体汽化潜热，kJ/kg ；T ——泄放的气体温度，K ；s W ——系统的安全泄放量，kg/h ；Z ——在泄放压力及温度下，气体的压缩系数，如图G.1所示；l ρ——安全阀入口侧温度下的液体密度，kg/m 3； l ν——安全阀入口侧温度下的液体比容，m 3/kg ；φ——锥型密封面的半锥角，（°）。
安全阀泄放量计算1
重庆四联1750m3LNG子罐安全阀设计计算书设计：日期：校核：日期：审核：日期：批准：日期：张家港中集圣达因低温装备有限公司2010年3月一、 简化计算模型1750m 3LNG 子母罐是由7个250m 3子罐和1个外罐组成，夹层空间充满珠光砂，作为绝热保护层。
为了计算方便，现简化模型如下：外罐看作是绝热保护层的外缘（直径为14450mm ），绝热保护层的厚度取 1.1米，7个子罐可看作是一个大的圆柱内罐（直径为12250mm ），内罐总的高度取子罐的容器高度（为25260mm ），内外罐底部夹层珠光砂（绝热保护层）厚度也取1.1米，采用保守计算的办法，假设火焰可烘烤到储罐的整个外表面，可不考虑混凝土基础平板对储罐的隔热作用。
二、 液化气体压力容器的安全泄放量的计算 计算根据GB150附录B 和《容规》附件五的规定：有完善的绝热材料保温层的液化气体压力容器的安全泄放量为：W S =q Art δλ)650(61.282.0 =6.4651.139.97309.0)138650(61.282.0×××+= 102 Kg/hW S ┈压力容器安全泄放量Kg/ht ┈泄放压力下介质的饱和温度℃；t=-138℃λ┈常温下绝热材料的导热系数KJ/(m ·h ·℃)(按JB/T9077-99选取) λ=0.025W/ (m ·K)=0.09KJ/( m ·h ·℃) A r ┈容器受热面积：A r =πD 0h 1=973.39m 2其中：D 0┈内容器外直径m ：假设D 0=12.266mh 1┈容器最高液位m ；假设h 1=25.26mδ┈容器保温层厚度；δ=1.1mq ┈在泄放压力下液体的汽化潜热kJ/kg ；q=465.6KJ/Kg 全启式安全阀的整定压力为0.46MPa三、 当子罐的排放气体可达成饱和蒸气时，所需安全阀的喉径计算当P d ≤10MPa 时,安全阀排放面积: A 1=W S5.25Kp d=56.43 mm 2 式中：K ┈安全阀额定泄放系数；取K=0.6（全启式安全阀）P d ┈安全阀泄放压力；P d =1.03×0.46+0.1=0.5738MPa （绝压） 则安全阀喉部直径必须满足 对全启式安全阀 h ≥14 dtA=0.785 dt 2dt 2=71.9 mm 2 dt= 8.5 mm四、 当子罐安全阀排出的是气体时，所需安全阀的喉径计算因PdPo =5738.01.0=0.174 (12+k )k/(k+1)=0.543临界条件: PdPo≤(12+k )k/(k+1)A=ZTM CKPd X Ws/106.72-=27.58 mm 2k —气体绝热系数;k=1.315 C —气体特性系数;C=5201112-++k k ）k k （=348.38K —排放系数;全启式安全阀K=0.6 M —气体摩尔质量Kg/Kmol;M=16Kg/Kmol Z —气体在操作温度压力下的压缩系数;Z=0.72 T —气体的温度K;T=135K 则安全阀喉部直径必须满足对全启式安全阀 h ≥14 dtA=0.785 dt 2dt 2= 35.1 mm 2 dt= 5.93 mm因此现选用DN100的安全阀，完全可满足安全排放要求。
泄压面积公式
泄压面积公式泄压面积公式是一个在工程领域经常使用的公式，它用于计算压力容器泄压时的泄压面积。
泄压面积是指泄压装置上的孔洞或喷嘴的面积，通过该面积的流体可以从压力容器中泄压。
泄压面积公式可以用来计算在不同条件下的泄压面积。
根据公式，泄压面积与泄压速率和流体特性有关。
在实际工程中，我们需要根据具体的工作条件和流体性质来选择合适的泄压面积，以确保压力容器能够安全泄压。
泄压面积公式的一般形式为:A = Q / C其中，A是泄压面积，Q是泄压速率，C是流体的流量系数。
泄压速率是指单位时间内从压力容器中泄压的流体体积，通常以单位时间内泄压的质量或体积来表示。
流量系数是一个与流体性质和孔洞形状相关的参数，可以通过实验或理论计算得到。
在实际应用中，我们需要根据具体的工作条件和流体性质来选择合适的泄压面积。
首先，我们需要确定泄压速率。
泄压速率取决于压力容器内部的压力差、泄压装置的结构和流体的性质。
常见的泄压装置包括安全阀、压力释放阀和泄压孔洞等。
其次，我们需要确定流体的流量系数。
流量系数取决于流体的密度、粘度、压力和孔洞形状等因素。
最后，根据泄压速率和流量系数，我们可以计算出合适的泄压面积。
在实际工程中，泄压面积的选择非常重要。
如果泄压面积过小，会导致泄压速率过大，可能造成压力容器破裂或爆炸。
如果泄压面积过大，会导致泄压速率过小，无法有效减少压力容器内部的压力，可能会危及工作人员的安全。
因此，我们需要根据具体的工作条件和流体性质，合理选择泄压面积，以确保压力容器能够安全泄压。
泄压面积公式的应用不仅局限于压力容器，还可以用于其他工程领域。
例如，在火灾中，消防器材中的喷水头也可以使用泄压面积公式来计算合适的泄压面积，以确保喷水头能够正常工作。
在化工工程中，泄压面积公式可以用于计算安全阀的泄压面积，以保护设备和工作人员的安全。
泄压面积公式是一个在工程领域非常重要的公式，它能够帮助我们计算压力容器泄压时的泄压面积。
合理选择泄压面积可以保证压力容器能够安全泄压，从而保护设备和工作人员的安全。
两相流阀门计算(待整理)-精品
一、 两相流阀门计算(待整理)-精品2020-12-12【关键字】条件、质量、有效、执行、位置、标准、比重、调节 位号：PCV-1011; PCV-2011 数量：2介质名称：天然气、液态烃 介质状态：两相流阀前压力1P =3.55MPa(A) 阀后压力2P =2.55MPa(A)天然气最大流量g Q =36900Nm ³/h液态烃最大流量L Q =43.03m ³/h计算过程：∵天然气质量流量g W =g Q ×ρ天然气=36900×0.75=27675kg/h 液态烃质量流量L W =L Q ×ρ液态烃=43.03×879.1=37827.7kg/h 压差比修正函数(,) 1.470.66TX f X K KX =- 式中：X —压差与入口绝对压力之比（1P P ∆）T X —压差比系数,K —比热比13.55(,) 1.470.66 1.3150.7f X K =-⨯⨯=1.268 两相流有效密度g Le L 22g g L X,K gW W W W F f ρρρ+=+（）式中：g W —气体流量，kg/hL W —液体流量，kg/hg ρ—密度（1P ，1T 条件），kg/m ³L ρ—液体密度，kg/Nm ³g F —压力恢复系数（气体）e 222767537827.72767537827.7200.69 1.268879.1ρ+=+⨯⨯=35.394kg/m ³ ∴采用公式：W W +式中：g W —气体流量，kg/hL W —液体流量，kg/h1P —阀前压力，MPa(A)2P —阀后压力，MPa(A)e ρ—两相流有效密度，kg/m ³计算 Kvmax=110.1选用 Kvs=320计算开度 Kmax=max Kv Kvs ⨯100%=110.1320⨯100%= 34.5%二、选型a ） 型号和口径型号：K23101自力式(阀后)压力调节阀口径：DN200X dg(Trim)150mmb ）执行器型号及主要参数型号：设定压力：2.45MPa弹簧设定范围：0.05-0.3MPa有效面积：注：该自力式压力调节阀具体参数见规格书。
安全阀的设计主要包括泄放量的计算和喷嘴面积的计算
安全阀的设计主要包括泄放量的计算和喷嘴面积的计算。
a) 泄放量
液相： G L =4.7×104dz （P ρ）
0.5 式中：G —泄放量，kg/h ；
P —高压侧压力，kPa ；
d —管子内径，m 液体膨胀：14.4L Q G C
ωγ= 式中：ω—液体膨胀系数；
γ—液体相对密度（无量纲）；
Q —传入热量，kJ/h; 液化气：50.822.5510r s FA W q
⨯= 式中：W s —容器安全泄放量，kg/h ；
F —与容器位置相关系数；
A r —容器受热面积，m 2；
q —气化潜热，kJ/kg;
b ）喷嘴面积
气体：临界条件
s
A = 式中：A —喷嘴面积，m 2；
C —气体特性系数；
K —额定泄放系数；
M —气体摩尔质量，kg/kmol;
Z —压缩系数；
T —阀门进口处气体温度，℃；
P d —安全阀泄放压力，kPa ；
亚临界条件
s A =
式中：P 0—安全阀出口侧压力，kPa ； k —气体绝热指数。
饱和蒸汽：
当P d ≤10MPa 时
5.25s Pd
W A K =
当10<P d <22MPa 时 190.668955.25229.27315s d d Pd W P A K P -⎛⎫= ⎪-⎝⎭。
安全阀的排放面积
安全阀的排放面积安全阀工艺计算的方法：根据工艺参数或工艺条件（主要是排放条件和排放量）,按照相应规范或者标准提供的公式,计算安全阀所需的排放面积,然后从安全阀产品的实际流道面积中,选择大于这个数值的临近流道尺寸及规格。
1. 按照GB/T 12241—2005中提供的计算公式计算安全阀所需流道面积①蒸气的排放面积a.干饱和蒸汽的理论排量计算这里干饱和蒸汽是指最小干度为98%或最大过热度为10℃的蒸汽。
当压力为0.1～11MPa时,有Wts = 5.25Apd （14-2)当压力大于11MPa小于等于22MPa时,有式中Wts —理论排量,kg/h;A—流道面积,mm²;pd —实际排放压力,MPa（绝压)。
b.过热蒸汽的理论排量计算。
这里过热蒸汽是指过热度大于10℃的蒸汽。
当压力为0.1～11MPa时,有Wtsh =5.25Apd Ksh （14-4)当压力大于11MPa小于等于22MPa时,有式中Wtsh —理论排量,kg/h;A—流道面积,mm²;pd —实际排放压力,MPa（绝压);Ksh —过热修正系数（其圆整数见GB/T 12241—2005标准中的相关表)。
c.一种理论排量计算方法。
干饱和蒸汽和过热蒸汽的理论排量Wt 也可按下式计算（无压力限制):式中Wt —理论排量,kg/h;A—流道面积,mm²;pd —实际排放压力,MPa（绝压);V—实际排放压力和排放温度下的比体积, m³/kg;C—绝热指数k的函数（见下式,其圆整数见表14-12)。
此处,k为排放时阀进口状况下的绝热指数。
如果不能获得在该状况下的k值,则应取在0.1013MPa和15℃时的值。
注意:由于公式来源不同,从式（14-4)和式（14-5)计算得到的结果未必与从式（14-6)得到的相同,但其差值是很小的。
②空气或其他气体的排放面积a.临界流动和亚临界流动。
在达到临界流动之前,气体或蒸汽通过一个孔口（例如安全阀的流道)的流量是随着下游压力的减小而增加的,一旦达到临界流动,下游压力的进一步减小将不会使流量继续增加。
安全阀泄放能力的计算
安全阀泄放能力的计算下面介绍的是API 的安全阀计算方法，ASME 的方法与API 的主要不同在于ASME 采用安全阀的喷嘴通过面积和安全阀的流量系数都是具体阀的实测值，而API 计算采用的面积和系数都是公称数值。
1、安全阀有效通过面积1）全启式安全阀（安全阀阀芯开启高度等于或大于1/4喷嘴喉部直径）。
2'2'785.04/D D a =∏=——安全阀的有效通过面积，cm 2；'D ——安全阀喷嘴喉部直径，cm ；2）微启式安全阀（安全阀阀芯开启高度小于1/4喷嘴喉部直径）。
h D a '∏=h ——阀芯开启高度，cm 。
当阀座为斜面时：θsin 'h D a ∏=θ——斜面角度，（°）2、安全阀泄放能力的计算下面的安全阀泄放能力的计算方法在工程设计中常被采用，根据API 502推荐的计算方法进行了一些简化，使用更方便，通常情况下更保守点。
1）排放介质为气体或蒸汽时。
b ABS r M K T M pa Q )110(2305+=aM Q ——排放量，kg/h ；a ——安全阀的有效通过面积，cm 2；p ——安全阀定压，Pa （G ）ABS T ——排出气体的绝对温度，K ；r M ——气体相对分子质量，排出气体为混合物时，相对分子质量为平均值； b K ——背压影响泄放能力的修正系数，由相关图表查得。
2）排放介质为水蒸汽时，下面的计算公式与气体公式一样，但下式把蒸汽的物理参数计入，不需再代入。
考虑到蒸汽一般排放到大气，故一般计算时不需要考虑安全阀的背压对排放的影响；但加入了过热蒸汽修正系数，考虑蒸汽过热对泄放量的影响。
b M aCK pQ )11003.1(405+=C ——过热蒸汽修正系数，查相关图表可得。
选用波纹管平衡式安全阀时，上式中的vap b K K 由代替。
3）排放介质为液体时。
a)一般液体。
p M K p p a Q 5.0521]10)([3660ρ∆-= 1p ——定压，Pa （G ）； 2p ——背压，Pa （G ）；ρ∆——液体相对密度；p K ——积聚压力修正系数，查相关图表可得b)高黏度液体。
安全阀计算
Co--流量系数；
X——气体特性系数；
P——泄放压力，MPa
Kb一背压修正系数；
T——泄放温度，K；
Z——气体压缩因子；
M——分子量。
流量系数(Co)由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取Co＝0.975。
W——质量泄放流量，kg／h，
X——气体特性子，
T——泄放温度，K；
M——分子量。
流量系数(C0)由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，对于全启式安全阀C0= 0.6～0.7；对于带调节圈的微启式安全阀:C0= 0.4～0.5；对于不带调节圈的微启式安全阀：C0= 0.25～0.35。
(2) 根据计算的最小泄放面积(a)，计算安全阀喉径(d1)或阀座口径(D)
a．对于全启式安全阀 (2.2—2)
b. 对于平面密封型微启式安全阀(2.2—3)
c． 对于锥面密封型微启式安全阀 (2.2—4)
式中:
d——安全阀喉径，mm
h——安全阀开启高度，mm
D——安全阀的阀座口径，mm
—密封面的半锥角，度。
根据美国石油学会标准API—520中的规定如下：
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。 (2.3—1)
式中:
Pb——背压，MPa
Pcf——临界流动压力，MPa
P——泄放压力，MPa
K——绝热指数。
气体或蒸气在临界流动条件下的最小泄放面积(2.3—2)
式中
a——最小泄放面积，mm2；
安全阀计算
计算的最小泄放面积为物料流经安全阀时通过的最小截面积。对于全启式安全阀为喉径截面积，对于微启式安全阀为环隙面积。
根据劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程))(1991年1月1 13施行)中规定：
均一平衡模型用于两相流安全阀泄放面积的计算
压力 降低 ， 体速 度 不 断 增 加 ， 流 安全 阀 的 泄放 通 量 也不 断增加 ， 到速 度 达 到声 速 。此 时安 全 阀泄 放 直
通量 达到 最 大 值 ， 流动 达 到 临 界 流 。此 后 ， 着 压 随 力继续 降低 ， 安全 阀泄放 通 量不 再 增 加 。安全 阀泄
第４ ８卷
第 ４期
化肥 设计
Ｃｈ ｍｉａ ｅ ｔ ｉｅ ｓｇ ｅ ｃ ｌＦ ｒｉ ｚ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｌ
Ａｕ ｇ．２０１ ０
・
２１ ０ ０年 ８月
２ｌ ・
均 一 平 衡模 型 用于 两相 流安 全 阀 泄放 面积 的计 算
王 江 峰
（ 碧科清洁能源技术有 限公 司 ， 上海 摘 ２０２ ） ０ １７
关 于两相 流安全 阀泄放 面积 的计 算 方 法 ， 以 可 采 用 分 别 计 算 汽 、 相 泄 放 面 积 并 求 和 的 简 化 方 液 法 ， 可 以采 用考 虑液 相 闪蒸 的 Ｗ 因子方 法 ¨ 。笔 也 者介 绍一种 计 算 两 相 流 安 全 阀泄 放 面 积 的均 一 平
要： 介绍 了根据等熵过 程的积分计 算两相 流或单相流安全 阀泄放 面积的均一平衡模 型 （ Ｍ） 通过 两相 ＨＥ ；
流实例 ， 算了安全 阀泄放 面积 ， 计 并与 Ｗ因子计算方法进行 了比较 ， 结果表 明， ２种方法的计算结果完全 一致 。 关键词 ： 均一平衡模型 ； 安全 阀； 泄放 面积 ； 两相流； 单相流
中 图分 类号 ： Ｑ ２ ．２ Ｔ ２ ６６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０４— ９ １２ １ ）４— ０ １— ２ １０ ８０ （ ００ ０ ０２ ０
石油化工装置安全泄压设施气液两相泄放时泄放面积的计算
附录 C （资料性附录） 气液两相泄放时泄放面积的计算
C.1 气液两相泄放尺寸的确定 C.1.1 本附录提出的两相泄放尺寸的确定方法是当前使用的若干方法之一，随着时间推移会发展出新的 方法。需要指出的是，附录中提出的方法没有通过实验验证，也没有任何被认可的证明两相流中压力泄 放阀泄放能力的规程。 C.1.2 有许多可能的气液两相泄放工况，在所有工况中，两相混合物进入压力泄放阀（PRV），或液体通 过阀门时产生两相混合物。闪蒸产生的蒸气一定要考虑，因为这可能会降低阀门的有效质量流通能力。 本规范 C.2.1 至 C.2.3 中提出的方法可以用于确定气液两相情况下的压力泄放阀尺寸。此外，本规范 C.2.1 能用于冷凝两相流中的超临界流体。针对某具体的两相泄放工况，使用表 C.1 确定采用哪个章节的计算 方法。
本条提出的方法可用于处理闪蒸或非闪蒸流体的压力泄放阀尺寸确定。对于闪蒸流体，两相系统应 由饱和液体和饱和蒸气组成，并且不含不凝性气体。对于非闪蒸流体，两相体系应包含高度过冷液体和 不凝性气体和/或可凝性蒸气组成。也能处理冷凝两相流中热力学临界点上下的两种流体。可采用以下步 骤。
步骤 1：计算 Omega 参数 ω
流的超临界流体，采用式（C.2.1.1-3）。
9
v9 v0
1
……………………………（C.2.1.1-3）
式中：
v9 —— 在 PRV 入口压力 P0 的 90％时评估的比容，m3/kg。确定 v9 时，等熵计算闪蒸，但等焓（绝
热）闪蒸是充分的；
v0 —— 在 PRV 入口处两相系统的比容，m3/kg。
9
0.0226 0.0194
1
1.482
步骤 2 中流体为临界或亚临界的确定。 临界压力比 η c 为 0.66（图 C.2.1.1-1）。临界压力 Pc 计算如下：
安全阀液相最小泄放面积计算举例说明
安全阀液相最小泄放面积计算举例说明嘿，小伙伴们，今天我们来聊聊一个非常实用的话题——安全阀液相最小泄放面积计算。
别看这个话题有点专业，但是我们用大白话来讲，就是让大家了解一下怎么算安全阀才能保证家里的水管不会爆裂哦！我们要明白什么是安全阀液相最小泄放面积。
简单来说，就是安全阀在工作时，能保证水管里的压力不会超过某个值，这样就避免了水管爆裂的风险。
那么，这个压力值是怎么来的呢？就要靠安全阀液相最小泄放面积来计算了。
接下来，我们分几个步骤来详细讲解一下如何计算安全阀液相最小泄放面积。
第一步：了解水管的规格和材质。
这一步非常重要，因为不同的水管规格和材质，所需的安全阀液相最小泄放面积是不一样的。
比如，我们家里的水管是铸铁的，那么我们就需要用铸铁的安全阀；如果是塑料的，那就需要用塑料的安全阀。
第二步：查找安全阀液相最小泄放面积的资料。
这一步其实很简单，我们只需要在网上搜索一下就可以了。
不过要注意的是，一定要找正规的网站，别被那些假冒伪劣的信息给忽悠了。
第三步：根据水管规格和材质，查找对应的安全阀液相最小泄放面积。
这一步可能有点复杂，因为不同的水管规格和材质，所需的安全阀液相最小泄放面积是不一样的。
比如，我们家里的水管是铸铁的，那么我们就需要用铸铁的安全阀；如果是塑料的，那就需要用塑料的安全阀。
所以，这一步的关键就是要仔细、耐心地查找资料。
第四步：根据查找到的安全阀液相最小泄放面积，去购买合适的安全阀。
这一步也很重要，因为如果买错了安全阀，可能会导致家里的水管爆裂哦！所以，我们在购买安全阀的时候，一定要仔细核对型号和规格，确保买到的东西是真正适合我们家的。
好了，小伙伴们，今天我们就来聊到这里。
希望大家在以后的生活中，能够注意安全阀的使用，避免家里的水管爆裂哦！如果还有不懂的地方，欢迎随时来找我们聊聊天哦！下次见啦！。
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
石油化工装置安全泄压设施气液两相泄放时泄放面积的计算
SH/TXXXX－20XX
Pc＞Pα ……………………………（C.2.1.1-5） Pc＜Pα ……………………………（C.2.1.1-6） Pc＝η cP0……………………………（C.2.1.1-7） c2 (2 2)(1c )2 22 lnc 22 (1c ) 0 ………（C.2.1.1-8） 式中： Pc —— 临界压力，Pa； Pa —— 下游背压，Pa； η c —— 来自图 C.2.1.1-1 的临界压力比，也可以由式（C.2.1.1-8）求得； P0 —— PRV 入口处压力，Pa；PRV 设定压力（表压）加允许超压加大气压力。
13
SH/T XXXX－20XX
对公称沸腾范围1）小于 65.5℃的多组分闪蒸体系或单组份闪蒸体系，采用式（C.2.1.1-1）、式
（C.2.1.1-2）或式（C.2.1.1-3）。如果使用式（C.2.1.1-1）和式（C.2.1.1-2），单组分体系需远离热
力学临界点2）（Tr 不大于 0.9 或 Pr 不大于 0.5）。
对于非闪蒸体系，采用式（C.2.1.1-4）。
式中： x0 ——
vvg0 —— v0 —— k ——
x0vvg0 ……………………………（C.2.1.1-4） v0k
PRV 入口处蒸气、气体、或蒸气和气体混合物的质量分数； PRV 入口处蒸气、气体或蒸气和气体混合物的比容，m3/kg； PRV 入口处两相系统的比容，m3/kg； 蒸气、气体或蒸气和气体混合物的比热容比。如果比热容比未知，取值 1.0。
x0vv0 v0
1
2.002 P0vvl 0 hvl 0
1.802Cp (1.8T0 v0
491.67)P0
vvl 0 hvl 0
2
09.9.14 安全阀泄放能力计算：
第二部分：安全附件校核计算：一、安全阀校核计算：GC3压力管道在1.25 MPa减压到0.3 MPa后，要设置安全阀。
因为介质为蒸气，故选用全启式安全阀GC3压力管道蒸汽吹扫，设备分段吹扫，C-72电捕焦需蒸汽量最大315 kg/h，所以管道最大蒸汽泄放量为：315 kg/h 。
1、安全阀泄放能力计算根据GB150 P137（一）、临界条件：p0 / p d ≤（2/k+1）k/k-1安全阀泄放能力计算选用公式w s = 7.6–2×10-2 C K p d A (M/ZT) ∧2 kg/h查表标准HG/T 20570.2一95，安全阀的设置和选用表 16.0.2水蒸汽：k=1.32p0——安全阀的出口侧压力MPa （绝压） 0.1 MPap S——安全阀的整定压力0.3 MPap d——安全阀的排放压力（绝压） p d =1.1 p S +0.1 MPap d =1.1 p S +0.1 MPa=1.1×0.3+0.1=0.43 MPa（2/k+1）k/k-1 =（2/2.32）4.125=0.5490.23＜0.549故：p0 / p d ≤（2/k+1）k/k-1安全阀泄放能力计算公式：w s = 7.6–2×10-2 C K p d A (M/ZT) ∧2 kg/h参数如下：选安全阀阀座喉径：d1=32 ，DN50w s——安全阀的排放能力 kg/hK—排放系数全启式：K=0.6p d——安全阀的排放压力，（绝压） 0.43 MPap d =1.1 p S +0.1 MPap S——安全阀的整定压力， 0.3 MPap0——安全阀的出口侧压力， MPa （绝压） 0.1 MPa A- 安全阀的最小排气截面积， mm 2H——安全阀的开启高度，d1 ——安全阀最小流通直径（阀座喉径）mm全启式安全阀 h≥1/4d1 时，即A=πd12/4A=π d12/4=π（32）2 /4=804 mm 2k——气体绝热系数查表16.0.2 当k=1.32 C——气体特性系数查表GB150 ，P137 C=349 M——气体摩尔质量 18kg/kmolT——气体的温度K 143+273=416Z——在操作温度压力下的压缩系数查表16.0.2 临界温度：647 K泄放介质的温度：143+273=416 K对比温度：416/647=0.67查表16.0.2 临界压力：22.13 MPa泄放介质的压力：0.43 MPa对比压力：0.43/22.13=0.019查表GB150 ，P138 ，Z=0.9阀座喉径：d1=32的安全阀泄放能力为：w s = 7.6–2×10-2 C K p d A (M/ZT) ∧2 kg/h=7.6×10-2 × 349×0.6 ×0.43×804（18/416×0.9）∧2=7.6×10-2 × 349×0.6× 0.43×804×0.219= 1204 kg/h工艺上要求安全阀最大蒸汽泄放量为：315 kg/h 。
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Abstract: Referring the method specified in appendix D of standard AP I 520, author has calculated the releasing area needed by safety valve in case of double phase flow; through examp le calculated it indicates: the releasing area calculated by this method is more safety, if compared with simp lified method in China, namely first calculating releasing area separately for both steam phase and liquid phase, then summarizing.
[ 2 ] 王松汉. 石油化工设计手册 ,第 4 卷 [M ]. 北京 : 化学工业出版 社 , 2002. 424 - 427.
[ 3 ] HG / T 20570. 2 - 1995. 安全阀的设置和选用 [ S ]. [ 4 ] 王炜. 管壳式换热器中管子断裂泄放量的计算 [ J ]. 化工设计 ,
η a
)
- 1] +1
]} 1/2
(8)
η a
= pa
/ p0
(9)
G =χG′
( 10 )
A =W / ( Kd Kb Kc G)
( 11 )
作者简介 : 王江峰 ( 1978年 - ) , 男 ,吉林通榆人 , 2003年毕业于清华 大学化工系统工程专业 ,硕士 ,工程师 , 从事化工工艺专业的工程设 计工作 。
Ca lcula tion for Relea sing Area of Safety Va lve in D ouble Pha se Flow
WANG J iang2feng ( S hanghai S ub2com pany, B eijing M eisheng W oli Eng ineering Technology Com pany L td. , Shangha i 200001 Ch ina)
与通常的简化方法不同 ,本文引用 AP I 520 标 准附录 D 中的方法 ,计算两相流情况下安全阀所需 要的泄放面积 ,与简化方法相比 ,该法计算的所需 泄放面积更为保险 。
安全阀泄放面积计算公式
在 AP I 520标准附录 D 中 ,将两相流分类为以 下几种情况 ,并分别使用不同的公式计算其所需要 的泄放面积 。
表 1 安全阀泄放面积计算所需物性数据
物性 单位
数值
物性 单位
数值
p0
M Pa
0. 541
pa
M Pa
0. 12
T0
K
429. 3
k
1. 318
hvl0
kJ / kg
2 098. 42
Cp
kJ / kg·K 4. 329
v0
m3 / kg
0. 069 78
vv0
m3 / kg 0. 344 53
vvl0
Aug. 2009
·10·
化学工程
化肥设计 Chem ical Fertilizer Design
第 47卷 第 4期 2009年 8月
两相流安全阀泄放面积的计算
王江峰
(北京美盛沃利工程技术有限公司 上海分公司 ,上海 200001)
摘 要 : 引用 AP I 520标准附录 D中的方法 ,计算了两相流情况下安全阀所需的泄放面积 ;计算实例表明 ,与国内 分别计算汽 、液相泄放面积再求和的简化方法相比 ,该法计算的泄放面积更为保险 。 关键词 : 两相流 ;闪蒸 ;安全阀 ;泄放面积 ;计算 中图分类号 : TQ 055. 81 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 8901 (2009) 04 - 0010 - 02
式 ( 3) 1. 229 1 0. 632 93 0. 342 4 0. 570 90 5. 722 64 411 H
简化算法 汽相 0. 293 5
174
液相
23
合计
197 F
结论
(1) 本文引用了 AP I 520标准附录 D 中的计算 方法 ,进行了适当的单位转换以适用于国内常用单 位制 ,可以方便 、准确地计算两相流情况下安全阀 所需的泄放面积 ,与国内设计参考书推荐的简化方 法相比 ,所得到的安全阀泄放面积更为保险 。
计算 ω,可采用式 ( 1) 、式 ( 2)或式 ( 3 ) ,但使用 式 (1)或式 (2)计算时 ,应满足如下条件 。
(1) 多组分体系 ,常压下最轻组分与最重组分 沸点差小于 65. 5 ℃。
(2) 单组分体系 ,应远离临界点 ( Tr ≤0. 9 或 pr ≤0. 5) 。
国内设计参考书推荐的简化方法 ,分别根据汽 相 、液相释放量 ,使用汽相 、液相安全阀泄放面积计 算公式 ,求得所需泄放面积并求和 ,即为两相流所 需泄放面积 。关于简化算法中 ,分别计算汽相 、液 相泄放面积的计算公式 ,已有许多公开发表的书籍 可查询 ,具体可参考本文已列入文后参考文献 ,此 处不再赘述 。
(1) 饱和汽相 +饱和液相 (无不凝气相 ) ,饱和 液相闪蒸 。
(2) 不凝气相或者饱和汽相或者两者都存在 +高度过冷液相 ,液相不闪蒸 。
(3) 过冷液相或者饱和液相 (无饱和汽相和不 凝气相 ) ,液相闪蒸 。
(4) 不凝气相或者不凝气相和饱和汽相 +饱 和液相或者过冷液相 ,液相闪蒸 。
限于篇幅 ,本文只讨论第 1 种情况下的安全阀 泄放面积计算方法 ,计算公式如下 。
)
2
+ 2ω2 lnηc
+ 2ω2
(1
-
η c
)
=0
(4)
pc =ηc p0
(5)
G′= 3. 6 p0
(6)
v0
如果 pc > pa ,为临界流 ,则 :
χ=ηc / ω
(7)
如果 pc < pa ,为非临界流 ,则 :
χ= {
-
2 [ωlnηa + (ω ω[ ( 1 /ηa )
1)
(1
-
计算实例
假设单组分体系 ———水 ,安全阀定压 0. 4 M Pa ( G) ,允许过压 10% ,则安全阀泄放压力为 0. 541 M Pa,泄放量为 2 000 kg / h。安全阀前汽相质量百 分含量为 0. 2。安全阀未串联爆破片 ,未选用波纹 管式安全阀 。安全阀泄放面积计算所需物性数据 见表 1。
ω = x0 vv0 1 - 477. 482 3p0 vvl0
238. +
74Cp T0 p0
vvl0 2
v0
hvl0
v0
hvl0
(1)
ω = x0 vv0
238. +
74Cp T0 p0
vvl0 2
(2)
v0 k
v0
hvl0
ω = 9 v9 - 1
(3)
v0
η2 c
+ (ω2
- 2ω)
(1
-
η c
Key words: double phase flow; flashing; safety valve; releasing area; calculation
两相流情况下安全阀泄放面积的计算较为复 杂 ,国内设计参考书推荐了 1 种简化方法 ,即分别 根据汽相 、液相的释放量 ,使用汽相 、液相安全阀泄 放面积计算公式 ,求得所需泄放面积并求和 ,即为 两相流安全阀所需的泄放面积 。
第 4期
王江峰 两相流安全阀泄放面积的计算
·11·
式中 : x0 为安全阀入口状态下汽相质量百分含量 ; vv0为安全阀入口状态下汽相比体积 , m3 / kg; v0 为安 全阀入口状态下两相流比体积 , m3 / kg; v9 为 90%安 全阀泄放压力下两相流比体积 (等熵闪蒸过程计 算 ,但等焓闪蒸也可以 ) , m3 / kg; vvl0为安全阀入口 状态下汽相与液相比体积差 , m3 / kg; p0 为安全阀 入口压力 (为安全阀设定压力 +过压 ) , M Pa; pc 为 临界压力 , M Pa; pa 为安全阀背压 (为静背压与动 背压之和 ) , M Pa; T0 为对应于安全阀入口压力下 的物流温度 , K; hvl0为安全阀入口状态下汽化潜热 (多组分体系 ,为汽相与液相的比焓差 ) , kJ / kg; Cp 为安全阀入口状态下等压比热容 , kJ / kg·K; k 为 汽相绝热指数 ,如果无法确定 ,取 1. 0; G′为安全阀 泄放通量 , kg / h·mm2 ; G为安全阀修正泄放通量 , kg / h·mm2 ; W 为安全阀泄放量 , kg / h; A 为安全阀 泄放面积 , mm2 ; Kd 为安全阀排放因子 ,需咨询安 全阀生产厂 ,初步估算可选取 0. 85; Kb 为安全阀 背压修正因子 ,仅应用于波纹管式安全阀 ,其他情 况取 1. 0,详见 A P I 520; Kc 为安全阀组合因子 ,与 爆破片联用 ,取 0. 9;阀前未装爆破片取 1. 0,详见 A P I 520。
(3) 按照不同方法 ,计算得到的安全阀泄放面 积以及选用的安全阀喉径代码见表 2。
表 2 不同方法计算安全阀所需泄放面积
方பைடு நூலகம் ω
η c
pc
χ
G
A 喉径
式 ( 1) 1. 198 5 0. 629 74 0. 340 7 0. 575 23 5. 766 05 408 H