气-液两相流安全阀泄放面积的计算

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1、★石油化工安全环保技术★PETROCHEMICALSAFETYANDENVIRONMENTALPROTECTIONTECHNOLOGY2015年第31卷第4期气-液两相流安全阀泄放面积的计算蔡维婷(中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要：介绍了安全阀气液两相泄放_Y-况如何发生及所具有的特点，探讨了在这种泄放工况下怎样确定安全阀的尺寸。讨论了两相流泄放面积计算方法＼原理和详细计算步骤，并通过设计案例对计算方法进行比较。结果表明：相比于Omega一2和气一液相泄放面积相加的方法，Omega一1方法和DIERS积分法得到的泄放面积较大，较为保守安

2、全。所以在实际工程设计中，推荐使用这两种方法计算气一液两相流安全阀的泄放面积。关键词：安全阀两相流泄放面积DIERS当发生事故时流体通过安全阀泄放，由于压一种基于HEM模型的计算方法。力的降低，容器(或系统)中的液体有时会发生闪本文将分别用(1)方法，DIERS积分法，以及蒸，此时通过阀门的流体不完全是液体，还伴随气液泄放面积相加的方法，结合实例计算气液两着大量的气体，气体会降低阀门的有效泄放能相情况下安全阀的泄放面积。力，因此在计算气一液两相流安全阀泄放面积时，1计算方法介绍必须考虑闪蒸气体的影响。SY／T10044-2002中提供了一种两相流安全可

3、能发生的两相流泄放工况可被归纳为以下阀泄放面积的计算方法⋯，它将两相流体假设为四种类型：非均相流体模型，气相、液相互不干扰，流型为1)不含不凝气的饱和液相或两相流通过安全层流或分离流，使用单相流模型分别计算闪蒸气阀，阀后有闪蒸；体和未闪蒸液体所需的泄放面积，再将其相加，2)含有不凝气或饱和气体的高度过冷液体通选取的安全阀泄放面积不小于相加的面积。这种过安全阀，阀后无闪蒸；方法长期被国内许多设计参考书引用，但这样的3)含有不凝气的过冷或饱和液体通过安全假设并不被热力学理论所支持，而且此方法计算阀，阀后有闪蒸；得到的安全阀尺寸往往偏小，存在一定的隐患，4)

4、不含不凝气的过冷或饱和液体通过安全因此这种方法逐渐被更理想的计算方法所阀，阀后有闪蒸。取代。1．1∞方法两相流安全阀泄放面积的计算方法有基于均为方便叙述，本文将API520-2008附录c提相平衡模型HEM、均相非平衡模型HNM等多种供的O,J方法分别命名为Omega一1和Omega一2。模型，HEM是应用较多的一种模型。此模型有以Omega一1适用于前三种类型的流体，Omega一2适下特点，流体通过安全阀时处于气液平衡状态，用于第四种类型，本文将以不含不凝气的饱和水并且气、液两相处于均匀的完全分散状态，可以通过物性表述为一个单相流体，气液两相在力学收

5、稿日期：2015—04—21。上和热力学上都是平衡的。因为流体流过安全阀作者简介：蔡维婷，女，2008年毕业于北京化工大时是高度湍流状态，不可能是层流状态l2}3J，故学高分子材料科学与工程专业，工学硕士，主要从这种假设与SY／T10044-2002中的假设相比更加事化工工艺设计工作，已发表论文3篇，工程师。E．真实。(I)方法和DIERS提供的积分法J，即是mail：caiweiting@sei．con．cn★蔡维婷．气一液两相流安全阀泄放面积的计算★为例进行实例计算。因为，不含不凝气的饱和水0．3208Qpl。A泄放符合工况(1)和(4)中陈述的情

6、况，因此Omega-1和Omega-2均适合此种工况。在上式中，v。为安全阀人口状态下流体比Omega一1计算公式如下：容，／lb，v。为90％人口压力下流体比容，／lb；P。为安全阀入口压力，即设定压力加上允许一9(I1)超过压力，psia；P为临界压力，pasia；P为安-q=[1+(1．0446—0．0093432×(1)。’)×全阀总背压psia；P为泄放温度对应的饱和蒸汽【1)一0．56261]‘。m。。)压，psia；Plo为安全阀人口状态下流体密度，lb／当P≥p时，流体为临界流ft；P为90％人口温度下饱和蒸气压下流体密度，lb／fl；

7、G为安全阀泄放通量，lb／s·ft；A为c-68．叭√安全阀有效泄放面积，in；W为安全阀质量泄放当P

8、-)熵)，通过积分的方式求得质量通量G值。随着压力的降低，G值将逐渐增大，达到某一峰值后2(1