安全阀排汽量及排汽反力的计算问题
安全阀排汽量及排汽反力的计算问题
安全阀排汽量及排汽反力的计算问题结合实际工程，对安全阀排汽管道的各个水力计算公式进行验证计算，比较按照不同公式计算得到的安全阀排汽量和排汽反力，得出结论。
推荐工程计算中适用的安全阀排汽反力的简便计算公式。
安全阀作为一种承压设备及管道上使用的安全设备，广泛应用在电力、石油化工等各行业，能有效保护承压设备及管道，降低设备损失率，避免严重运行事故。
安全阀按其结构形式可分为4 大类：静重式安全阀;杠杆式安全阀; 弹簧式安全阀;和脉冲式安全阀。
目前电站系统中应用的安全阀大部分是弹簧全启式安全阀，其主要结构由阀体、阀芯、阀座、阀杆、弹簧、调整螺丝手柄等组成，各部件可参见其工作原理是弹簧作用于阀芯的反作用力来平衡作用在阀芯上的蒸汽压力。
当蒸汽压力超过弹簧的反作用力时，弹簧被压缩，阀芯抬起离开阀座排出蒸汽。
当蒸汽压力小于弹簧的反作用力时，弹簧伸长将阀芯往下压使阀芯和阀座紧密结合停止排汽。
在工程设计中，压力容器及管道若使用安全阀进行保护，则必须进行安全阀排汽管道的水力计算，这关系到安全阀及其所保护的承压设备及管道能否安全工作。
安全阀的水力计算是安全阀及其所附属蒸汽管道系统应力分析的重要部分，是保障安全阀正常工作和蒸汽管道系统合理设计的关键前提。
是安全阀排汽管道支吊架设计的前提基础。
安全阀的水力计算主要指安全阀排汽管道的排汽量和排汽反力计算。
虽然很多工具书及规范手册中分别单独介绍了不同的安全阀排汽管道的排汽量及排汽反力的计算方法。
但很少有工具书和规范对安全阀排汽管道的排汽量及排汽反力的各个计算方法有详尽、系统和全面的对比分析。
因此本文罗列常用的安全阀排汽管道的水力计算公式，并以某实际工程为例，分析各个不同水力计算公式得出的计算结果，推荐在实际工程上方便适用的安全阀水力计算公式。
从表1 可见：按照《汽水管规》方法计算的安全阀排汽管道的排汽反力较另外2 种方法计算的结果偏小，按照《电站压力式除氧器安全技术规定》和《AP 对于工程设计中安全阀排汽反力计算来说，《汽水管规》中的计算方法较为复杂，公式涉及的排汽参数更多，计算较为不便，且计算结果比按照AP 按照AP4、结语通过上述方法计算得到的安全阀水力计算结果是可以用来作为工程设计中安全阀排汽管道系统设计的基础数据，保障安全阀及排汽管道系统的稳定可靠，从而确保整个系统的安全。
关于安全阀排放量的计算公式
关于安全阀设计程序使用中的问题说明一. 关于火灾时气体储罐排放量的计算公式最近有同志在使用室里发布的安全阀计算程序时发现，当储罐的操作温度较高时会出现（866-T ）为负值的情况，使计算无法进行。
为搞清楚问题的原因，我进行了初步的研究，首先找公式的出处，然后分析问题出现的原因。
该公式来自API521中的3.15.2.1.2节，文中讲：对于非湿润情况的储罐（指气体罐）在火灾情况下排放量的计算应用下式：1,,P A F A =------------------------------------------------------------------⑴式中的,A 是储罐的受热面积，A 是安全阀的排放面积，F ，是环境系数，可查表或用下式计算：dCK 1406.0F =()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-6506.0125.11w T T T -----------------------------------------------⑵而T 1是安全阀排放时的温度，T w 是储罐的壁温。
T 1的计算是用下式：1T =n n 1T PP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ ----------------------------------------------------------------⑶式（2）中的C 用下式计算：C=1-k 1k 1k 2k 520+⎪⎭⎫⎝⎛+ -----------------------------------------------------⑷而安全阀排放面积的计算可用下式： A=MTZK K P CK W cb 1d ---------------------------------------------------⑸整理以上5个公式，化简后可得到下式：W=0.1406()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1.1506125.11,1T T Tw A MP ------------------------------------⑹ 上式换算为公制就是我们应用的公式：换算过程是：英制公式中温度单位是：兰氏R ，1RK=0.5556K ；1ft 2=0.3048m 2 1 pou/in 2=6.8947kpa 1 lb/h=0.45359kg/h 整理得下式：()() 1.251 1.150611.2511.150611110.304820.5556W 0.4535910.5556T W W A T T T A T T W ⎡⎤⎡⎤-⨯⎥⎢⎥⎣⎦⎥⨯=⎥⎡⎤⨯⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎤-=⎥⎥⎦换为我们标准中的符号得：W=8.765M P 1⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-25.11506.111w T T T A --------------------------------------⑺在API521的文字说明中，编者强调对F ，的数值推荐最小值是0.01，又说当最小值未知时，可以使用0.045来计算。
安全阀排汽反力计算
原始数据 项目 压力 符号
安全阀入 安全阀整定 安全阀入口 安全阀入口 口蒸汽比 蒸汽温度 蒸汽焓值 容 排汽管 排汽管 排汽 安全阀额定出 安全阀出口 入口内 出口内 管道 力 管内径 径 径 长度 排汽管 排汽管末端 摩擦系 背压 数 局部 阻力 系数 安全阀喉部 安全阀流 直径 量系数
139.696 oC 三、排汽管进口参数计算(断面3-3): P3= 10689.74 kgf/m2.a V3= 171.2443 kgf/m2.a
t 4=
v3= 1.872346 m/s
t3= 140.4725
o
C
四、排放过程的几个判断 1、判断2-3端面的蒸汽流动是否满足S3>=S2（熵增校验） 合格 2、动量校验 合格 3、背压校验 由于安全阀出口为非临界态，故无须校验 4、判断是否反喷 闭式排汽，无须验算反喷 排汽阻力偏大,建议增大管径！ 五、排汽管道排汽作用力计算（不包括热胀力、自重及外载等） 1、安全阀出口受力F2（2-2端面，与汽流方向相反） F2= 556.4014 kgf 2、排汽管入口受力F3（3-3端面，与汽流方向一致） F3= 556.4014 kgf 3、排汽管出口受力F4（4-4端面，与汽流方向相反） F4= 391.6104 kgf 4、排汽管道受力F(当排汽管为直管时) F= 948.0118 kgf（正值为向上，负值为向下） 如果排汽管道不是直管，则其上各支吊点受力须进行分析。
例题1
排放型式
1
0：开式（疏水盘型）； 闭式（直连型）
1：
P整定
2
t0
C 147.6
o
i0
kcal/kg 2747.295
v0
m /kg 0.4677
安全阀额定排量计算
安全阀额定排量计算
一、介质为液体（参照GB12241-89标准）
式中Wt--安全阀的理论排量，Kg/h A--流道面积，mm2 ρ--介质密度，Kg/ mm3（如水ρ=1000 Kg/ mm3）△P--阀门前后压差，△P=Pp·Pb，Mpa Pp--排放压力，Mpa（绝对压力）Pb--阀门出口侧压力，Mpa(对空排放时Pb为0)
二、介质为蒸汽（参照《蒸汽锅炉安全监察规程》
式中K--排放系统，对微启式安全阀C=0.2。
全启式安全阀C=0.7 M--气体分子量（如空气M=29，甲烷M=16）Z--气体在操作温度下的压缩系数，（如空气在常温，压力为1.6Mpa下Z=0.99，压力为10Mpa下Z=0.95）T--气体的温度，K（T=273+摄氏度）
三、介质为气体（参照GB12241-89标准）
Wt=CA（10.2P+1）
式中C--排放系统，对微启式安全阀C=0.085。
全启式安全阀C=0.235 P--安全阀入口处压力，Mpa K--蒸汽比容修正系数，一般取K=1 A--流道面积，mm2
密封性要求（依据GB12243-89）
安全阀类型流道直径
(mm)
最大允许泄漏率，气泡数/min(试验介质：空气或其它气体) 公称压力PN,Mpa
< 10 ≥ 10
一般安全阀
< 20 40 60
≥ 2020 30
背压平衡安全阀
< 20 50 75
≥ 2030 45
注：
1. 进行蒸汽安全阀密封试验时，用目视或听音的方法检查阀的出口端，如未发现泄漏现象，则认为密封性合格。
2. 进行水或其它液体用安全阀密封试验时，在规定的试验持续时间2分钟内，其密封面处不应有流淌的水
珠。
安全阀计算
安全阀计算安全阀是一种安全防护装置，用于保持设备内部压力在安全范围内。
它可以在系统压力超过设定值时，释放过量压力，防止设备发生事故或损坏。
安全阀的计算包括两个关键参数：设置压力和排气能力。
首先，计算安全阀的设置压力是非常重要的。
设置压力取决于设备的设计要求和操作条件。
其中，设计要求包括最大允许工作压力和最低启动压力。
最大允许工作压力是设备能够承受的最大工作压力，而最低启动压力是设备开始释放过量压力的最低压力。
操作条件包括正常工作压力和临界压力。
接下来，计算安全阀的排气能力是必要的。
排气能力取决于设备的流量要求和系统的特性。
流量要求是指设备每分钟排出的最大液体或蒸汽流量。
系统特性包括密度、粘度、温度和压力变化率。
根据这些参数，可以使用以下公式计算安全阀的排气能力：Q = C * A * √(2 * g * P * (Pd - Pe) / ρ)其中，Q表示排气能力，C表示流量系数，A表示流体流动面积，g表示重力加速度，P表示系统最大允许工作压力，Pd表示设置压力，Pe表示环境压力，ρ表示流体密度。
此外，还可以选择适当的安全阀类型和规格。
常见的安全阀类型包括弹簧式、柱塞式和浮球式。
根据设备的具体要求和操作条件，选择适当的安全阀规格，包括材料、口径和压力等级。
最后，在安全阀的计算中还需要考虑一些其他因素，例如安装位置、管道布置、防护措施等。
这些因素将影响安全阀的工作效果和可靠性。
总之，安全阀的计算是一项复杂的任务，需要考虑多个参数和因素。
合理计算安全阀的设置压力和排气能力，将有助于保护设备的安全运行，并预防事故的发生。
除氧器安全阀选择及排汽反力计算
除氧器安全阀选择及排汽反力计算
除氧器安全阀选择及排汽反力计算
一、安全阀最大排汽量计算
G=0.00525*C0*A*P
P=1.1*p+101.325
式中:C0—流量系数0.6
A—安全阀喉部截面
积mm27854
P—安全阀入口蒸汽
压力KPa 1311.325
p—安全阀整定压力KPa 1100
G—安全阀最大排气
量kg/h 32442 二、安全阀排汽反力计算
1 安全阀排汽反力
F=1.02*G/1000*(i0-1914298)^0.5
i0—安全阀入口蒸汽
焓J/kg 2746016
式中:F—安全阀排汽反力N 30178
2 安全阀排汽反力矩
M=4*F*di/1000
式中:di—安全阀出口直径mm 175
M—安全阀排汽反力矩N-m 21125
安全阀型号:
A48Y-16C DN150
安全阀尺寸表
型号适用的公称压力PN1.6~PN4.0(Mpa)公称直径dn 32 40 50 80 100 150 200
出口直径di (mm) 40 50 65 100
125 175 225
全阀座喉径do (mm) 20 25 32 50 65 100 125
启喉部截面积 A (mm2) 314 491 804 1963 3318 7854 12270 式开启高度h (mm) ≥5 ≥6.25 ≥8 ≥12.5 ≥16.25 ≥25 ≥31.25。
安全阀排放量计算公式
安全阀排放量计算公式安全阀是保障设备和系统安全运行的重要部件，而准确计算其排放量至关重要。
咱先来说说安全阀排放量的概念哈。
简单来讲，安全阀排放量就是指在特定条件下，安全阀能够排出的介质流量。
这就好比一个水库的泄洪量，得算准了，不然要是洪水来了，泄洪量不够，那可就麻烦啦！那怎么算这个排放量呢？这就得提到一堆公式啦。
比如说，对于气体介质，常用的公式是：Wg = 7.6×10^(-2)×C×Kd×A×(Pg + 0.1)×M / (ZT)这里面，Wg 就是气体安全阀的排放量，单位是千克每小时；C 是气体特性系数；Kd 是安全阀的额定泄放系数；A 是安全阀的喉部面积，单位是平方毫米；Pg 是安全阀入口处的气体绝对压力，单位是兆帕；M 是气体的摩尔质量，单位是千克每摩尔；Z 是气体在操作温度和压力下的压缩因子；T 是气体的绝对温度，单位是开尔文。
是不是看着有点晕乎？别担心，咱举个例子来说明。
就说一个化工厂里的反应釜吧，里面有高温高压的气体。
这时候要安装一个安全阀，咱来算算它的排放量。
先确定各种参数，比如说气体特性系数 C 是 348，额定泄放系数 Kd 是 0.65，喉部面积 A 经过测量是 500 平方毫米，入口处气体绝对压力 Pg 是 1.5 兆帕，气体是氨气，摩尔质量 M 大约是 17 千克每摩尔，压缩因子 Z 通过查资料得到是 0.9，操作温度是 200℃，换算成绝对温度 T 就是 473 开尔文。
把这些数一股脑儿地代入公式里：Wg = 7.6×10^(-2)×348×0.65×500×(1.5 + 0.1)×17 / (0.9×473)经过一番计算，就能得出这个安全阀在这种情况下的气体排放量啦。
再来说说液体介质的安全阀排放量计算公式。
Wl = 2.83×10^(-3)×A×Pd×M这里面，Wl 是液体安全阀的排放量，单位是千克每小时；A 还是安全阀的喉部面积；Pd 是安全阀入口处的液体绝对压力，单位是兆帕；M 是液体的流量系数。
安全阀排放能力计算
使用范围：压力>0.2MPa，≥100MPa的系统适用于化工生产装置中的压力容器和管道所用的，不适用于其它行业1压力容器安全阀泄放量计算1.1压缩气体或水蒸汽气体密度ρ(kg/m3)容器进口管内径d(mm)容器进口管内气体流速u(m/s)0.5508公式：Ws = 2.83 * 10-3 * ρ* u * d 2泄放量Ws=28.3kg/h 1.2液化气体1.2.1介质为易燃液化气或位于可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气1.2.1.1容器无绝热层1.2.1.2容器有完善的绝热层1.2.2介质为非易燃液化气体，置于无火灾危险的环境下工作1.2.2.1容器无绝热层1.2.2.2容器有完善的绝热层2安全阀排放能力计算2.1气体排放系数K 整定压力Ps(MPa)出口侧压力(绝)P 0(MPa )气体绝热系数k 气体摩尔质量M(kg/kmol )气体温度T(℃)气体压缩系数Z 0.65 1.852 1.2222981排放能力Ws(kg/h)28.3排放压力(绝)p d (MPa ) 2.135气体特性系数C339.2公式：如果(p 0/p d )<=(2/(k+1))^(k/k-1) A=Ws*100/(7.6*C*K*p d *sqrt(M/(Z*T))) 临界条件如果(p 0/p d )>(2/(k+1))^(k/k-1) A=Ws/(55.84*K*p d *sqrt(M/(Z*T))*sqrt(k/(k-1)*((p 0/p d )^(2/k)-(p 0/p d )^(p0/pd =0.93677(2/(k+1))^(k/(k-1)) =0.56061安全阀最小排放面积A=18.4557mm 22.3注：可以取任意相同工况下的ρ和d饱和蒸汽适用于其它行业微启安全阀开启高度h(mm)微启安全阀阀座口径D(mm)88M/(Z*T))) 临界条件t(k/(k-1)*((p0/p d)^(2/k)-(p0/p d)^((k+1)/k)))) 亚临界条件。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
安全阀排汽量及排汽反力的计算问题
结合实际工程，对安全阀排汽管道的各个水力计算公式进行验证计算，比较按照不同公式计算得到的安全阀排汽量和排汽反力，得出结论。
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安全阀作为一种承压设备及管道上使用的安全设备，广泛应用在电力、
石油化工等各行业，能有效保护承压设备及管道，降低设备损失率，避免严重运行事故。
安全阀按其结构形式可分为4 大类：静重式安全阀;杠杆式安全阀; 弹簧式安全阀;和脉冲式安全阀。
目前电站系统中应用的安全阀大部分是弹簧全启式安全阀，其主要结构
由阀体、阀芯、阀座、阀杆、弹簧、调整螺丝手柄等组成，各部件可参见其工作原理是弹簧作用于阀芯的反作用力来平衡作用在阀芯上的蒸汽压力。
当蒸汽压力超过弹簧的反作用力时，弹簧被压缩，阀芯抬起离开阀座排出蒸汽。
当蒸汽压力小于弹簧的反作用力时，弹簧伸长将阀芯往下压使阀芯和阀座紧密结合停止排汽。
在工程设计中，压力容器及管道若使用安全阀进行保护，则必须进行安全阀排汽管道的水力计算，这关系到安全阀及其所保护的承压设备及管道能否安全工作。
安全阀的水力计算是安全阀及其所附属蒸汽管道系统应力分析的重要部分，是保障安全阀正常工作和蒸汽管道系统合理设计的关键前提。
是安全阀排汽管道支吊架设计的前提基础。
安全阀的水力计算主要指安全阀排汽管道的排汽量和排汽反力计算。
虽然很多工具书及规范手册中分别单独介绍了不同的安全阀排汽管道的。