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安全阀选型计算说明
来源: | 作者:齐威阀门 | 发布时间: 8天前 | 27 次浏览 | 分享到:
安全阀选择计算主要是确定公称通径(即安全阀进口通径)的计算。
1 确定安全阀公称通径的原则和步骤
确定安全阀公称通径的原则是,使所选安全阀的额定排量大于,并尽可能接近被保护设备必需的排量(亦称安全泄放量)。安全阀的排量如果小于设备所需的排量,就不能起到有效降压的作用;但如果过分高于所需的排量,则也会对阀门性能带来不利影响,甚至造成安全阀频跳,给设备带来危险,并使安全阀易于受损。
当受压设备发生异常超压时,防止过分超压所需的排量由设备的运行条件和导致超压的原因等因素决定。而安全阀的额定排量则应根据制造厂提供的资料通过计算来确定。

安全阀选择计算主要是确定公称通径(即安全阀进口通径)的计算。

1  确定安全阀公称通径的原则和步骤

确定安全阀公称通径的原则是,使所选安全阀的额定排量大于,并尽可能接近被保护设备必需的排量(亦称安全泄放量)。安全阀的排量如果小于设备所需的排量,就不能起到有效降压的作用;但如果过分高于所需的排量,则也会对阀门性能带来不利影响,甚至造成安全阀频跳,给设备带来危险,并使安全阀易于受损。

当受压设备发生异常超压时,防止过分超压所需的排量由设备的运行条件和导致超压的原因等因素决定。而安全阀的额定排量则应根据制造厂提供的资料通过计算来确定。

确定安全阀公称通径的步骤是,首先通过计算确定安全阀的流道面积(亦称喉部面积);然后根据流道面积并参照制造厂的样本确定公称通径。

2  计算安全阀的流道面积

2.1 气体介质安全阀的计算流道面积

当通过安全阀的排放为临界流动状况时:

式中:A ——安全阀计算流道面积,mm2

Wg——气体的必需排量,kg/h

Kdr——安全阀额定排量系数,由制造厂提供;

Pdr——额定排放压力,MPa(绝压);

C ——绝热指数k的函数(见表9-1);

T ——排放温度,K

Z ——气体压缩性系数;

M ——气体分子量,kg/kmol

 

安全阀在下列条件下达到临界流动状况:

式中:Pb——安全阀出口压力(背压力),MPa(绝压)。

气体通过安全阀的流动在多数情况下为临界流动状况。但如果流动处于亚临界流动状况,则应将按上式计算的流道面积按亚临界流动下的排量修正系数Kb进行修正(参见GB/T 12241《安全阀一般要求》)。

 

9-1  k值对应的C

k

C

 

k

C

 

k

C

 

k

C

 

k

C

 

k

C

0.40

1.65

 

0.84

2.24

 

1.02

2.41

 

1.22

2.58

 

1.42

2.72

 

1.62

2.84

0.45

1.73

 

0.86

2.26

 

1.04

2.43

 

1.24

2.59

 

1.44

2.73

 

1.64

2.85

0.50

1.81

 

0.88

2.28

 

1.06

2.45

 

1.26

2.61

 

1.46

2.74

 

1.66

2.86

0.55

1.89

 

0.90

2.30

 

1.08

2.46

 

1.28

2.62

 

1.48

2.76

 

1.68

2.87

0.60

1.96

 

0.92

2.32

 

1.10

2.48

 

1.30

2.63

 

1.50

2.77

 

1.70

2.89

0.65

2.02

 

0.94

2.34

 

1.12

2.50

 

1.32

2.65

 

1.52

2.78

 

1.80

2.94

0.70

2.08

 

0.96

2.36

 

1.14

2.51

 

1.34

2.66

 

1.54

2.79

 

1.90

2.99

0.75

2.14

 

0.98

2.38

 

1.16

2.53

 

1.36

2.68

 

1.56

2.80

 

2.00

3.04

0.80

2.20

 

0.99

2.39

 

1.18

2.55

 

1.38

2.69

 

1.58

2.82

 

2.10

3.09

0.82

2.22

 

1.001

2.40

 

1.20

2.56

 

1.40

2.70

 

1.60

2.83

 

2.20

3.13

 

2.2 蒸汽介质安全阀的计算流道面积

假设通过安全阀的排放为临界流动状况。

当压力为0.1MPa11MPa时:

当压力大于11MPa22MPa时:

式中:A ——安全阀计算流道面积,mm2

Wsh——蒸汽的必需排量,kg/h

Kdr——安全阀额定排量系数,由制造厂提供;

Pdr——额定排放压力,MPa(绝压);

Ksh——过热修正系数(过热蒸汽是指过热度大于10℃的蒸汽;对饱和蒸汽,Ksh1)。

2.3 液体介质安全阀的计算流道面积

      

式中:A ——安全阀计算流道面积,mm2

WL——液体的必需排量,kg/h

Kdr——安全阀额定排量系数,由制造厂提供;

ρ——液体密度,kg/m3

ΔP=Pdr-Pb——压差,MPa

Pdr——额定排放压力,MPa

Pb ——背压力,MPa

Kr——液体粘度修正系数。

为了确定粘度修正系数,首先按非粘性液体(μ≤0.020Pa·s)计算流道面积:

      

式中:A1 ——考虑非粘性液体的计算流道面积,mm2

然后计算安全阀流道截面处的雷诺数:

式中:Re——雷诺数;

μ——动力粘度,Pa·s

然后便可利用图9-1由雷诺数确定粘度修正系数。

                                         雷诺数Re 

9-1 粘度修正系数Kr同雷诺数Re的关系

 

选择安全阀的流道直径和公称通径

计算流道面积A所对应的计算流道直径为:

式中:d ——计算流道直径,mm

从制造厂的产品样本中选择其流道直径稍大而又最接近计算值的某一公称通径的安全阀。

安全阀的流道直径(或流道面积)已形成一些标准化的系列,如表9-2及表9-3所列。

 

9-2 流道直径及流道面积标准化系列(公制系列)

9-3 流道直径及流道面积标准化系列(API 526

流道代号

D

E

F

G

H

J

K

流道面积

in2

0.110

0.196

0.307

0.503

0.785

1.287

1.838

mm2

70.97

126.45

198.06

324.5

506.5

830.3

1185.8

流道直径

in

0.374

0.500

0.625

0.800

1.000

1.280

1.530

mm

9.51

12.7

15.9

20.3

25.4

32.5

38.9

流道代号

L

M

N

P

Q

R

T

流道面积

in2

2.853

3.600

4.340

6.380

11.05

16.00

26.00

mm2

1840.6

2322.6

2800

4116

7129

10323

16774

流道直径

in

1.906

2.141

2.351

2.850

3.751

4.514

5.754

mm

48.4

54.4

59.7

72.4

95.3

114.6

146.1