2.0C全启式安全阀设计计算书(6.0)

2.0寸卫生级全启式安全计算书
根据《实用阀门设计手册》（陆培文主编，机械工业出版社出版，2006年1月第1版）所列安全阀的通用计算项目如下（表5-39）及安全阀专用计算项目：
通用及专用计算项目：
1.阀体厚度计算
2．阀盖厚度
3．阀座密封面面上计算比压
4．弹簧理论计算
5．安全流道直径计算
6．安全阀额定排量计算
本阀门阀体材质采用316L,阀盖采用304，快装卡箍采用304，因阀门设计手册上没有相应的材质，故采用相近的1Cr18Ni9Ti材质进行验算。

一．阀体厚度计算（表5-168，第1014页）
阀体厚度S’B=(P*Dn)/(2.3*［σL］-P)+C;
其中：P为公称压力,安全阀设计公称压力：0.7Mpa,故P=0.7
计算通径Dn=72.9mm
许用应力［σL］查表3-3（第597）,［σL］=92Mpa
设计给定腐蚀余量C为0.5mm
计算给果：S’B=0.846mm
阀体最薄处设计厚度S B：1.65mm
S’B< S B=1.65mm
故阀体厚度设计合理。

二．阀盖厚度
因本安全阀采用的是卡箍连接，其阀盖等同于快装盲板，依据DIN 32675-2009标准，对于快装接头使用工作压力之规定：
Rohraußendurchmesser von 6,35 mm bis 42,4 mm: 2,5 MPa (25 bar);
Rohraußendurchmesser von 48,3 mm bis 76,2 mm: 1,6 MPa (16 bar);
Rohraußendurchmesser von 85,0 mm bis 219,1 mm: 1,0 MPa (10 bar).
本安全阀连接采用85口径的快装卡盘（106），依据以上所引用标准要求，工作压力为1.0Mpa，故符合设计要求。

三．3．阀座密封面面上计算比压（表5-197,第1115页）
介质压力为p时密封面上比压力：q1=D m(p S-p)/4b≥q MF
因设计输入的整定压力p s=0.7Mpa,
依据安全阀密封性能试验的相关规定《实用阀门设计手册》表10-40，安全阀的密封性能试验压力，为整定压力的90%，
故：设备正常工作压力:p=0.63Mpa,
关闭件密封面平均直径：DM=32.16mm(设计给定)
关闭件密封面宽度：
b=1.3mm (设计给定)
M
密封面必需压力: q MF=(0.4+0.6PN)/ 10/
b(表3-13，662页)
M
b=1.3mm(设计给定)
M
PN：取1.0Mpa
计算结果：
q=2.77Mpa
MF
密封面比压力：q1= D m(p S-p)/4b =4.33 Mpa,
验算结果：q1=4.33≥q MF =2.77, 故密封设计合格。

四．弹簧理论计算( <弹簧直接载荷式安全阀弹簧计算>，中国特种设备安全第25卷第11期，第5页。

)
本安全阀为全启式安全阀故:
1. 刚度λ=［（P d -P S ）A+0.1P d A 1］/h
=［（0.721-0.7）*811.9+0.1*0.721*3637.9］/8.04
= 34.7N/mm,
取刚度：35N/mm
整定压力：P s =0.7Mpa
排放压力：P d =P s *1.03=0.721Mpa
介质作用面积：A=3.14*(D m 2)/4=3.14*32.162=811.9mm 2
阀瓣开启后受介质作用面积增加部分：A 1=3.14*(D w 2+D m 2)/4=3637 .9mm 2 本全启式安全阀反冲盘外径按:D w =2.0D=61.2;取D w =60mm
密封面中径：Dm=32.16mm,
阀瓣开启高度:h=D/4=32.16/4=8.04mm
钢丝计算直径：d ‘=1.6
］τ/'2［KC P =1.67.377/5.333*1.288*849=6.3mm 故钢丝直径：d=6.0mm
'2P =3.14*Dm 2*P S /4+λh=3.14*32.162*0.7/4+35*8.04=849N
本安全阀采用与密封面中径相同的弹簧中径：即弹簧中径：D2=32 假设弹簧丝径：d=6
弹簧：C=32/6=5.333
弹簧弯曲系数：K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C=1.288
τ［］=0.35σb =0.35*1079=377.7Mpa
2. 弹簧工作圈数：n=(71000*d 4)/(8*D 23λ)=（71000*6.04）/(8*323*35)=10.0
故弹簧工作圈数：n=10圈
3. 弹簧实际刚度：λ=(71000*d 4)/(8*D 23*10)=35.1N/mm.
4.计算弹簧节距：
极限负荷：P’j=(πd3τj)/(8KD2)=( 3.14*6.03*485)/(8*1.288*32)=998N.
工作极限剪应力：τj=0.45σb=1079*0.45=485Mpa.
极限负荷下变型量：F’j= P’j/λ=998/35.1=28.4mm.
单圈极限变形量：f’j= F’j/n=28.4/10=2.84mm.
间距：δ≈f’j，取3.5
节距:t=δ+d=3.5+6.0=9.5.
自由度度：H0=nt+1.5d=104mm.
工作极限负荷下变形量：F j=nδ=10*3.5=35mm.
工作极限负荷：P j=λF j=35.1*35=1228.5N.
最大工作负荷:P2=P2y+λh=(3.14*Dm2p d1)/4+34.5*8.04=625+277=902N.
最大工作负荷下变形量: F2= P2/λ=902/35.1=25.6mm.
最小工作负荷：P1=(3.14*Dm2p d)/4=3.14*32.162*0.7/4=568N
最小工作负荷下变形量：F1= P1/λ=568/35.1=16.2mm
最大工作负荷高度：H2= H0-F2=104-25.6=78.4mm
最小工作负荷高度：H2= H0-F1=104-16.2=87.8mm
弹簧展开长度：L=3.14*D2*n1/cosa=3.14*32*10/0.9958=1009mm
弹簧螺旋角:a=arctan(t/D2)= arctan(9.5/(3.14*32))=5.41
细长比：b=H0/D2=3.25<3.7，故符合使用要求。

安全阀弹簧参数:
规格：υ6.0x32x104,有效圈数：10，总圈数：12，节距：9.5mm，最小变形量：
16.2mm，最小负荷：568N，最大变形量：25.8N,最大负荷:902N,极限变形量：
35mm,极限负荷：1228.5N,刚度：35.1N/mm,螺旋角：5.41度.
五．阀座流道直径（表5-190,第1107页）
理论阀座流道直径: d0’= )14.3/(
700
4=29.86mm,
*
/(
.3
4A=)
14
因密封材质特殊为配合采购，选用d2=30.6mm的流道直径。

流道面积：A’=W r‘/(5.25*K dr *p dr*K sh)=2400/(5.25*0.75*0.87*1)=700.6mm2 排量：W r‘=2400kg/hr,(设计输入)
额定排放系数：K dr=0.75(选定)
绝对额定压力排放系数：p dr=1.1p s+0.1=1.1*0.7+0.1=0.87
整定压力：P s=0.7Mpa
过热修正系数：K sh=1.0（查表：5-192，第1108页）
六．实际安全阀额定排量计算（表5-190,第1107页）
安全阀额定排量: W r=5.25*K dr*A*p dr*K sh=5.25*0.75*735*0.87*1=2518kg/hr 流道面积：A=3.14D02/4=3.14*30.62/4=735mm2
额定排放系数：K dr=0.75
绝对额定压力排放系数：p dr=1.1p s+0.1=1.1*0.7+0.1=0.87
整定压力：P s=0.7Mpa
过热修正系数：K sh=1.0（查表：5-192，第1108页）。