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蒸汽安全閥理論排量計算
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第二節(jié)蒸汽安全閥理論排量計算安全閥公稱通徑、排量與數(shù)量的選取
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹公稱通徑通常用DN后加一個圓整的數(shù)值來表示，表示管路系統(tǒng)中與通徑有關(guān)的一個數(shù)，是一個經(jīng)過圓整的數(shù)值，具有參考意義，以區(qū)分閥門大小。對于安全閥來說，公稱直徑指的是安全閥進口法蘭（或喉徑）處的大概數(shù)值，且該數(shù)值經(jīng)過圓整處理。通過公稱直徑將安全閥劃分為不同的通徑系列。對于全啟式安全閥，進口通徑一般小于出口通徑。
我國一般用毫米( mm)來表示公稱通徑，根據(jù)GB/T1047-2005《管道元件DN（公稱尺寸）的定義和選用》，我國對公稱通徑系列的劃分見表3 4（經(jīng)圓整過的等比系列數(shù)）。 對國內(nèi)安全閥額定排碴的計算進行了歸納總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，對安全閥設(shè)置、選型、校核問題進行了闡述和總結(jié)。 排量是安全閥的主要性能參數(shù)之一。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程和鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程對氣體和蒸汽介質(zhì)的安全閥排量計算公式作了規(guī)定。在報批的安全閥國家標準中,將采用此計算方法。本文僅就制定的依據(jù)作簡要說明,供參考。 安全閥的排量計算是建立在收縮噴嘴流體力學基礎(chǔ)上的。因為介質(zhì)(氣體或蒸汽)通過安全閥的時間很短,同周圍介質(zhì)實際上沒有熱交換,所以可以認為是絕熱過程,摩擦的影響可忽略不計。 壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程提供的公式為: 蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程提供的公式為:式中Co──排量系數(shù);G──安全閥排氣能力,公斤/小時,
2──安全閥人口處的蒸汽壓力(一般為工作壓力且不得大于設(shè)計田力的 1.10倍,公斤力/匣米勺;P’──安全閥的排放壓力(P’。
1.IX容器設(shè)計壓力+1.033公斤力/厘米勺;K一安全閥入口處蒸汽比容修正系數(shù);*──氣體特性系數(shù);*──容器內(nèi)氣體分子量;Z──氣體在操作溫度和壓力下的壓縮系數(shù);A──安全閥的排放面積(見附日):對式(1),安全閥計算實例
我們在壓力容器設(shè)計和定期檢驗中均要求對安全閥的安全排放能力進行選型或校驗計算。基于以往資料不齊全,往往以大代小,造成不必要的浪費。現(xiàn)擬以GB150附錄B-B5.1 b)為依據(jù)，用不同介質(zhì)、壓力、溫度對安全閥的安全排放量進行選型計算。
例1：有一空氣儲罐,DN1000㎜，容積V=5m3zui高工作壓力為0.8MPa，工作溫度為30℃進口管為φ57X3.5,確定安全閥尺寸.
解1)蒸汽安全閥理論排量計算確定氣體的狀態(tài)條件
設(shè)Po—安全閥出口側(cè)壓力（絕壓）0.103MPa（近似為0.1MPa）
則Pd—安全閥泄放壓力（絕壓）為
Pd=1.1Ps+0.1 =1.1×1.1Pw＋0.1=1.068MPa（GB150附錄B4.2.1）
當安全閥出口側(cè)為大氣時: Po/Pd=0.103/1.068=0.0936
而（2/(k+1)）k/(k-1) =（2/(1.4+1)）1.4/(1.4-1)=0.53
∴ Po/Pd＜（2/(k+1)）k/(k-1)
是屬于臨界狀態(tài)條件, 安全閥排放面積A按（B5）計算
A≥ mm
（B5）
式中: C氣體特性系數(shù),查表B1或C=520√k（2/(k+1)(k+1)/(k-1)）
K—安全閥額定泄放系數(shù),K=0.9倍的泄放系數(shù)(泄放系數(shù)由制造廠提供,一般為0.75);或按《容規(guī)》附件五第二節(jié)有關(guān)規(guī)定中選取.
2)容器安全泄放量的計算:
盛裝壓縮氣體或水蒸汽的容器安全泄放量,按下列規(guī)定來確定
a.對壓縮機貯罐或水蒸汽的容器,分別取壓縮機和水蒸汽發(fā)生器的zui大產(chǎn)氣量;
b.氣體儲罐等的安全泄放量按(B1)式計算
Ws=2.83×10-3ρυd2 ㎏/h
(B1)式中 ρ為排放壓力下的氣體密度.
ρ=M（分子量）×Pw’(排放壓力)×273/(22.4×(273+t))
空氣M=28.95
排放壓力Pw’=10.68㎏/㎝2
代入上式得
ρ=28.95×10.68×273/22.4×303=12.44㎏/m3
υ—容器在工作壓力下的進口管的氣體流速m/s;查表2得υ=10～15m/s
(1)每臺鍋爐至少要安裝兩臺安全閥。過熱器出口、再熱器進口以及直流鍋爐啟動分離器都必須安裝安全閥。
(z)鍋爐汽包和過熱器上所有安全閥的排放量總和應(yīng)大于鍋爐zui大連續(xù)蒸發(fā)量，當所有安全閥開啟后，鍋爐的超壓幅度在任何情況下不得大于鍋爐設(shè)計壓力的6%0再熱器進出口安全閥的總排放量應(yīng)大于再熱器的zui大設(shè)計流量。
在DL 612-1996《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》中對安全閥的安裝數(shù)量也做了類似要求。
在確定所需安全閥的公稱通徑和數(shù)量前，首先要確定熱力系統(tǒng)需要的泄放量，根據(jù)泄放量確定安全閥的總排放量，再由排放量來確定安全閥的通徑與數(shù)量。在確定安全閥的通徑時，要使得安全閥的總泄放量大于或等于所要求的泄放量。
安全閥的排量由安全閥生產(chǎn)廠家提供。安全閥的排量既與安全閥的口徑、閥前系統(tǒng)壓力、閥后系統(tǒng)背壓有關(guān)，也與所鞘}放的介質(zhì)種類有關(guān)，受多種因素制約。
在資料不齊全的情況下，或?qū)Π踩y進行初步估算時，可根據(jù)公式計算不同口徑、壓力下安全Fk的理論排量。
l-干飽和蒸汽的安全閥理論排量計算
干飽和蒸汽是指zui小干度為98%或zui大過熱度為10℃的蒸汽。
當壓力為0. l～llMPa時
Wrs=5.2pd
當壓力大于11～22MPa對
‰一s．2pd×（）
式中W1s一一理論量，kg/h；
A-流道面積，mmz；
加——實際排放壓力（壓力），MPa。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有石油化工用閥門原則
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