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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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(jī)貯罐或水蒸汽的容器,分別取壓縮機(jī)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(dāng)壓力為0. l～llMPa時
Wrs=5.2pd
當(dāng)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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