物料泄放時(shí)，流體的流動會對排放管道產(chǎn)生一作用力，并通過排出管道傳至安全閥；進(jìn)而以力矩的形式通過安全閥入口管道傳至設(shè)備接管。這個(gè)力和力矩是否對安全閥的進(jìn)出口管道和設(shè)備的接管、法蘭產(chǎn)生不良影響(如容器是否要補(bǔ)強(qiáng)等)，需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算后確定。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。作用力的大小與物料泄放至大氣還是泄放至密閉系統(tǒng)有很大關(guān)系。 - 氣相物料泄放至大氣對于可壓縮流體(氣體或蒸汽)臨界穩(wěn)態(tài)流動，且物料流經(jīng)安全閥后經(jīng)一段水平管、一個(gè)90o長半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，如圖4.1所示，作用力(f)按式(4.1—1)計(jì)算： (4.1—1)
式中： f——泄放反力，N， Ao——泄放管出口截面積，mm2， P2——泄放管出口靜壓力，MPa(表)； k——絕熱指數(shù)。 其余符號意義同前。 - 氣相物料泄放至密閉系統(tǒng)泄放至密閉系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)流動，在排出管中一般不會產(chǎn)生大的作用力和力矩，僅計(jì)算管徑突然擴(kuò)大位置的作用力。如果需要計(jì)算泄放至密閉系統(tǒng)的作用力，則應(yīng)采用復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)分析方法，可從專門資料中查閱。
- 液相物料的泄放反力液體泄放時(shí)在安全閥出口中心線處的水平反力(f)按式(4.2—2)計(jì)算： (4.2—2)
式中: f——泄放反力，N， P——泄放壓力，MPa； a2——安全閥喉徑面積，mm2。 - 出口管道由于泄放時(shí)的作用力、振動和自身的自重、熱脹冷縮等原因，應(yīng)設(shè)支架支撐。
附表1： 氣體特性系數(shù)表 k | X | k | X | k | X | k | X | 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.1l 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.2l 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 | 317 318 319 320 321 322 323 325 326 327 328 329 330 33l 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 | 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39 1.40 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.50 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 1.59 1.60 | 348 349 350 351 352 353 353 354 355 356 357 358 359 360 360 361 362 363 364 365 365 366 367 368 369 369 370 371 372 373 | 1.61 1.62 1.63 1.64 1.65 1.66 1.67 1.68 1.69 1.70 1.71 1.72 1.73 1.74 1.75 1.76 1.77 1.78 1.79 1.80 1.8l 1.82 1.83 1.84 1.85 1.86 1.87 1.88 1.89 1.90 | 373 374 375 376 376 377 378 379 379 380 38l 382 382 383 384 384 385 386 386 387 388 389 389 390 39l 39l 392 393 393 394 | 1.9l 1.92 1.93 1.94 1.95 1.96 1.97 1.98 1.99 2.00 | 395 395 396 397 397 398 398 399 400 400 |
安全閥出口反力的計(jì)算：
物料泄放時(shí)，流體的流動會對排放管道產(chǎn)生一作用力，并通過排出管道傳至安全閥；進(jìn)而以力矩的形式通過安全閥入口管道傳至設(shè)備接管。這個(gè)力和力矩是否對安全閥的進(jìn)出口管道和設(shè)備的接管、法蘭產(chǎn)生不良影響（如容器是否要補(bǔ)強(qiáng)等），需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算后確定。
作用力的大小與物料泄放至大氣還是泄放至密閉系統(tǒng)有很大關(guān)系。 1、氣相物料泄放至大氣
對于可壓縮流體（氣體或蒸汽）臨界穩(wěn)態(tài)流動，且物料流經(jīng)安全閥后經(jīng)一段水平管、一個(gè)90。長半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，作用力(f)按式(14.1-1)計(jì)算： 式中
f ——泄放反力，N； A0——泄放管口截面積,mm2；
P2——泄放出口管處靜壓力，MPa(表壓)； K——絕熱指數(shù)。
2 、氣相物料泄放至密閉系統(tǒng)
泄放至密閉系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)流動，在排出管中一般不會產(chǎn)生大的作用力和力矩，僅計(jì)算管徑突然擴(kuò)大位置的作用力。如果需要計(jì)算泄放至密閉系統(tǒng)的作用力，則應(yīng)采用復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)分析方法，可從專門資料中查閱。 3 、液相物料的泄放反力
液體泄放時(shí)在安全閥出口中心線處的水平反力(f)按式(14.1-2)計(jì)算：f=0.694×P×a2 (14.1-2) 式中
f——泄放反力，N；
P——泄放壓力，MPa； a2——安全閥喉徑面積，mm2。
附表2： 部分物料的物性表
物 料 | 分子量 | 比 重 | 臨界壓力 MPa | 臨界溫度 K | 絕熱指數(shù) | 氣 相 | 液 相 | 醋酸 丙酮 乙炔 空氣 氨 氬 苯 1，3一丁二烯 丁烷 異丁烷 二氧化碳 二硫化碳 一氧化碳 氯 環(huán)己烷 癸烷 乙烷 乙醇 氯乙烷 乙烯 氟利昂11 氟利昂12 氟利昂22 氟利昂114 氦 己烷 氯化氫 氫 硫化氫 煤油 甲烷 甲醇 丁烷 氯甲烷 天然氣 硝酸 一氧化氮 氮 二氧化氮 壬烷 辛烷 氧 戊烷 丙烷 丙烯 水蒸汽 苯乙烯 二氧化硫 硫酸 甲苯 | 60.05 － 26.04 28.97 17.03 39，94 78.1l 54.09 58.土2 58.12 44.01 76.13 28.00 70.90 84.16 142.28 30.07 46.07 64.52 28.05 137.37 120.92 86.48 170.93 4.00 86.17 36.50 2.016 34.07 － 16.04 32.04 72.15 50.49 19 － 30.00 28.00 44.00 128.25 114.22 32.00 72.15 44.09 42.08 18.02 104.14 64.06 － 92.土3 | 2.071 － 0.898 1 0.587 1.381 2.89 1.922 2.007 2.007 工.53 2.628 0.967 2.45 2.905 4.91 1.05 1.59 2.22 0.997 4.742 4.174 2.985 5.90 0.138 2.97 1.27 0.070 1.19 － 0.555 1.11 2.49 1.742 0.656 － L 036 0.967 1.519 4.43 3.94 1.10 2.49 1.55 1.476 0.622 3.60 2.26 － 3.18 | 1.049 0.791 － － 0.817 1.65 0.879 0.621 0.579 0.557 1.101 1.263 0.814 1.56 0.779 0.734 0.546 0.789 0.903 0.566 1.494 1.486 1.419 1.538 － 0.659 － 0.0709 － 0.815 0.415 0.792 0.625 0，952 － 1.502 1.269 1.026 1.226 0.718 0.707 1.426 0.631 0.585 0.609 1.00 0.906 1.434 1.834 0.866 | 5.78 4.72 6.24 3.76 11.28 4.9 4，92 4.33 3.8 3.65 7.39 7.9 3.5 7.7l 4.05 － 4.88 6.38 5.27 5.07 4.37 4.115 4.94 3.26 0.229 3.03 8.26 1.29 9.0 － 4.64 7.95 3.33 6，68 － － 6.48 3.4 7，26 2.49 5.08 3.37 4.25 4.61 22.13 7.88 － 4.21 | 594.8 508.7 309 132 405.5 151 562 425 425.2 408.1 304 546 134 417 553 619 305.5 516 460 282.4 469 385 369 419 5.3 507.9 324 33.3 273.6 － 191.1 513 461 416 － － 180 125.8 309.7 595.7 569.4 154.8 469.8 370 364.6 647 647 430 － 594 | 1.15 － 1.26 1.40 1.33 1.67 1.12 1.12 1.094 1.094 1.30 1.21 1.40 1.36 1.09 1.03 1.22 1.13 1.19 1.26 1.14 1.14 1.18 1.09 1.66 1.06 1.4l 1.41 1.32 － 1.31 1.20 1.08 1，20 1.27 － 1.40 1.40 1.30 1.04 1.05 1.40 1.07 1.13 1.15 1.324 1.07 1.29 － 1.09 |
附表3 水蒸汽過熱系數(shù)(Ksh) 溫度 定壓 | 飽和 溫度 | 200 | 220 | 240 | 260 | 280 | 300 | 320 | 340 | 360 | 380 | 400 | 420 | 440 | 460 | 480 | 0.5 MPa 1.0 MPa 1.5 MPa | 1.005 0.978 0.977 | 0，996 0.981 0.976 | 0.972 0.983 0，970 | 0.951 0.960 0.972 | 0，93l 0，938 0，947 | 0.913 0.919 0，925 | 0.896 0.901 0，906 | 0.879 0.884 0.888 | 0.864 0.868 0.872 | 0.849 0.853 0.856 | 0.835 0.838 0.84l | 0.822 0.825 0.828 | | | | | 2.0 MPa | 0.972 | | 0.967 | 0.964 | 0.955 | 0.932 | 0，912 | 0.893 | 0，876 | 0.860 | 0.845 | 0.830 | 0.817 | 0.804 | 0.792 | 0.780 | 2.5 MPa 3.0 MPa | 0.969 0.967 | | 0.961 0.962 | 0，961 0.957 | 0.937 0.949 | 0，918 0.924 | 0.898 0.903 | 0.880 0.885 | 0.863 0.867 | 0.848 0.851 | 0，833 0.836 | 0.819 0.822 | 0.806 0.808 | 0.793 0.795 | 0，782 0.783 | 4.0 MPa | 0.965 | | 0，958 | 0.954 | 0.934 | 0，915 | 0.894 | 0.875 | 0.857 | 0.84l | 0.826 | 0，813 | 0.799 | 0.787 | 5.0 MPa 6.0 MPa | 0.966 0.968 | | 0.955 0.962 | 0.953 0.953 | 0.927 0，941 | 0.904 0.911 | 0，884 0.89l | 0.865 0，872 | 0.848 0.854 | 0.832 0.838 | 0.817 0.822 | 0.803 0.808 | 0.790 0.794 | 7.0 MPa 8.0 MPa | 0.971 0.975 | | 0，958 0.967 | 0.954 0.956 | 0.924 0.937 | 0.901 0.912 | 0.88l 0.888 | 0.86l 0.868 | 0.844 0.850 | 0.827 0.833 | 0.812 0.817 | 0.798 0.802 | 9.0 MPa 10.0 MPa | 0.980 0.986 | | 0.962 0.97l | 0.957 0，96l | 0.926 0.936 | 0.897 0.909 | 0.876 0.883 | 0.856 0.863 | 0.838 0.844 | 0.822 0.827 | 0.807 0.811 |
附表4 喉徑代號與喉徑截面積關(guān)系 喉徑代號 | 喉徑截面積 | mm2 | in2 | D E F G H J K L M N P Q R T | 71 126 198 324 506 830 1185 1840 2322 2800 4116 7192 l0322 16774 | 0.110 0.196 0.307 0.503 0.785 1.287 1.838 2.853 3.60 4.34 6.38 l1.05 16.0 26.0 |
附圖1 波紋管背壓平衡式安全閥的背壓修正系數(shù)表(用于氣體或蒸汽) Kb=(有背壓時(shí)的泄放量)/ (無背壓時(shí)的泄放量) 注：背壓修正系數(shù)Kb應(yīng)由制造常提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時(shí)，可參考本圖。本曲線適用于設(shè)定壓力大于0.34MPa(表)的臨界流動，在適用范圍之外的，應(yīng)選用制造廠提供的Kb值。 附圖2 氣體壓縮因子(Z)圖 附圖3 亞臨界流動系數(shù)圖 注：圖中k為絕熱指數(shù) 附圖4 彈簧式安全閥背壓修正系數(shù)圖 注：背壓修正系數(shù)Kb應(yīng)由制造常提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時(shí)，可參考本圖。圖中k為絕熱指數(shù)。 例：設(shè)定壓力＝0.7MPa(表) 靜背壓＝0.49MPa(表) 彈簧設(shè)定＝0.21 MPa 超壓=0.07 MPa 背壓％＝(0.49+0.07+0.1)/(0.69+0.07+0.1)=0.76×100＝76 查圖得：Kb＝0.89
附圖5 液體超壓修正系數(shù)(Kp)圖
注：圖中所示，超壓25％(含25％)以下時(shí)，泄放量受閥瓣提升高度、流量系數(shù)和超壓的影響；超壓25％以上時(shí)，泄放量僅與超壓有關(guān)。 超壓小于10％時(shí)會引起閥瓣“抖動”，因而應(yīng)該避免。 附圖6 波紋管背壓平衡式安全閥超壓25％時(shí)的背壓修正系數(shù)(Kw)(液體用)圖 注：背壓修正系數(shù)Kw應(yīng)由制造常提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時(shí)，可參考本圖。 附圖7 液體粘度修正系數(shù)(Kv)圖 注：計(jì)算過程如下： 首先按無粘性流體Kv＝1.0計(jì)算小泄放面積(a1),按附表4選大一級的實(shí)際泄放面積(a2)。按下式計(jì)算雷諾數(shù)： 式中： V——體積泄放流量，m3/h; μ——動力粘度，mPa·s； Gl——液相密度，kg/m3 a1——不考慮液體粘性計(jì)算的小泄放面積，mm2； a2——安全閥的喉徑面積(液相)，mm2。 按上式計(jì)算結(jié)果查本圖Kv值，將Kv值帶入式2.3－6，計(jì)算小泄放面積(a)。 如果a＜a2，則a2終選定的實(shí)際泄放面積；如果a＞a2，則選再大一級的實(shí)際泄放面積進(jìn)行上述計(jì)算過程，直至校正的小泄放面積(a)小于選擇的實(shí)際泄放面積(a2)。與本文相關(guān)的論文有：低溫安全閥在黑龍江建龍鋼鐵應(yīng)用 |
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