化工工程计算-安全阀泄放面积计算帮助文档api 520 — 2014-易算云科技

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1、易算云安全阀的设计计算API520—20141.易算云计算软件简介安全阀是容器安全泄放装置的一种,主要配备于压力容器上,应对容器可能出现的超压情况。安全阀一般由弹簧作用,当入口处静压超过其设定压力时,阀瓣上升以泄放被保护系统的超压。本计算适用于安装单个泄放装置,不包括两相流泄放。2.易算云计算软件参考标准API520,Sizing,Selection,andInstallationofPressure-relievingDevicesAPI521,Pressure-relievingandDepressuringS

2、ystemsAPI526,FlangedSteelPressure-reliefValves3.易算云计算过程3.1安全阀设定压力安全阀设定压力(PS)系指,当安全阀入口处的静压达到该值时,安全阀将动作。安全阀保护的系统内有可能存在两个以上的压力设备,再考虑到其中的管道和阀门,安全阀的设定压力要求不大于被保护系统内的最低设计压力。另外,若已知设备或管道的最高允许工作压力(MaximumAllowableWorkingPressure,MAWP),可用最高允许工作压力来替代设计压力。3.2允许超压与泄放压力超压指超过

3、泄压装置设定压力的压力,在压力泄放装置排放期间,允许容器内压力超过容器的最大允许工作压力(或者是设计压力),该压力的增值即是允许超压(Accum%),通常用百分数来表示。依据API520之规定,对于单阀泄放系统而言,火灾事故工况的允许超压为21%,其他为10%。15泄放压力(P1)系指安全阀阀芯升到最大高度后,阀入口处的压力。泄放压力等于设定压力加允许超压。P1=PSX(1+Accum%)(1)对于单阀泄压系统,安全阀与容器有关的压力如下:表1安全阀与容器的压力关系容器压力百分比安全阀121%火灾工况的最大泄放压力

4、110%非火灾工况的最大泄放压力系统最低设计压力或MAWP100%安全阀的最大设定压力93%~97%回座压力表1表明了不同情况下,被保护系统设置安全阀的最大泄放压力、最大设定压力与被保护系统的最低设计压力之间的数值关系。1.1安全阀背压与安全阀的类型安全阀阀嘴的下游压力(P2)即安全阀的背压。安全阀背压由两部分组成:叠加背压(SuperimposedBackPressure,SBP)和积聚背压(Built-upBackPressure,BBP)。叠加背压即静背压,系指安全阀未起跳时出口处的静压,它可以是来自安全阀排

5、放管系统中的压力源,可能是稳定的也可能是变化的。积聚背压即动背压,系指安全阀起跳时,由于泄放流体流动而在排放管中引起的摩擦压降。P2=SBP+BBP(2)安全阀通常分为三种类型:常规式(Conventional)、平衡波纹管式(BalancedBellow)和先导式(Pilot-operated)。而安全阀类型的选择与安全阀背压的大小息息相关。当普通安装的常规式安全阀开启泄放时,流体流经阀门和管道形成积聚背压,背压将产生一个相同的不平衡力从而影响阀门的通过能力。只要积聚背压小于阀开启后的超压,阀就会在流动状态下保持

6、正常状态,流动特性和阀嘴理论上的流动特性类似。而如果积聚背压比超压增加的多,力的平衡将驱使阀门关闭,这样将引起流体的不稳定流动,从而影响阀门的流通能力。15采用平衡式安全阀的设计可以减少背压对阀门流通能力的影响。通常来讲,安全阀形式的选择与安全阀背压(P2)与设计压力(PS)的表压之比有关,具体如表2所示:表2安全阀背压与安全阀形式选择的关系安全阀背压与设定压力之比P2/PS(表压比)安全阀形式(P2/PS)<10%常规式10%≤(P2/PS)<30%平衡波纹管式(P2/PS)≥30%先导式1.1气相泄放1.1.1

7、临界流动的判断可压缩气体通过阀嘴、孔板或管线末端发生膨胀,其流速与比容随着下游压力的降低而增加。对于给定的上游条件,通过阀嘴的质量流量不断增加,直到在阀嘴处达到极限。可以证明该极限速度就是在阀嘴处流动介质达到的声速,与极限速度相对应的流量就是临界流量。在阀嘴处达到声速的压力(Pcf)与入口压力(P1)的绝对压力之比为临界压力比。Pcf就是临界流动压力:(3)式(3)中:Pcf——临界流动压力,kPa(a);P1——上游泄放压力,kPa(a);k——泄放温度下理想气体的绝热指数,即cP/cV。用于气体泄放的安全阀,其

8、尺寸计算方程根据流体时临界流动还是亚临界流动分为两大类。如果阀嘴下游的压力小于或者等于临界流动压力Pcf15,将会产生临界流动,应该使用3.4.2和3.4.3中的计算方法;如果阀嘴下游的压力大于临界流动压力Pcf,将会产生亚临界流动,则应该使用3.4.4中的计算方法。另外,当安全阀使用平衡波纹管式时,应使用3.4.2和3.4.3中的计算方法,通过背压校正系数

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