安全閥出口反力的計(jì)算

• 安全閥出口反力的計(jì)算
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物料泄放時(shí)，流體的流動(dòng)會(huì)對(duì)排放管道產(chǎn)生一作用力，并通過(guò)排出管道傳至安全閥；進(jìn)而以力矩的形式通過(guò)安全閥入口管道傳至設(shè)備接管。這個(gè)力和力矩是否對(duì)安全閥的進(jìn)出口管道和設(shè)備的接管、法蘭產(chǎn)生不良影響(如容器是否要補(bǔ)強(qiáng)等)，需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算后確定。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。作用力的大小與物料泄放至大氣還是泄放至密閉系統(tǒng)有很大關(guān)系。

• 氣相物料泄放至大氣對(duì)于可壓縮流體(氣體或蒸汽)臨界穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，且物料流經(jīng)安全閥后經(jīng)一段水平管、一個(gè)90o長(zhǎng)半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，如圖4.1所示，作用力(f)按式(4.1—1)計(jì)算：  (4.1—1)

式中：

f——泄放反力，N，

Ao——泄放管出口截面積，mm2，

P2——泄放管出口靜壓力，MPa(表)；

k——絕熱指數(shù)。

其余符號(hào)意義同前。

• 氣相物料泄放至密閉系統(tǒng)泄放至密閉系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，在排出管中一般不會(huì)產(chǎn)生大的作用力和力矩，僅計(jì)算管徑突然擴(kuò)大位置的作用力。如果需要計(jì)算泄放至密閉系統(tǒng)的作用力，則應(yīng)采用復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)分析方法，可從專門資料中查閱。

• 液相物料的泄放反力液體泄放時(shí)在安全閥出口中心線處的水平反力(f)按式(4.2—2)計(jì)算：                                  (4.2—2)

式中:

f——泄放反力，N，

P——泄放壓力，MPa；

a2——安全閥喉徑面積，mm2。

• 出口管道由于泄放時(shí)的作用力、振動(dòng)和自身的自重、熱脹冷縮等原因，應(yīng)設(shè)支架支撐。

附表1：                        氣體特性系數(shù)表

安全閥出口反力的計(jì)算：  
物料泄放時(shí)，流體的流動(dòng)會(huì)對(duì)排放管道產(chǎn)生一作用力，并通過(guò)排出管道傳至安全閥；進(jìn)而以力矩的形式通過(guò)安全閥入口管道傳至設(shè)備接管。這個(gè)力和力矩是否對(duì)安全閥的進(jìn)出口管道和設(shè)備的接管、法蘭產(chǎn)生不良影響（如容器是否要補(bǔ)強(qiáng)等），需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算后確定。 
作用力的大小與物料泄放至大氣還是泄放至密閉系統(tǒng)有很大關(guān)系。

1、氣相物料泄放至大氣 
    對(duì)于可壓縮流體（氣體或蒸汽）臨界穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，且物料流經(jīng)安全閥后經(jīng)一段水平管、一個(gè)90。長(zhǎng)半徑彎頭、一段垂直立管排入大氣，作用力(f)按式(14.1-1)計(jì)算： 式中 
f ——泄放反力，N； A0——泄放管口截面積,mm2； 
P2——泄放出口管處?kù)o壓力，MPa(表壓)；

K——絕熱指數(shù)。 

2 、氣相物料泄放至密閉系統(tǒng) 
泄放至密閉系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，在排出管中一般不會(huì)產(chǎn)生大的作用力和力矩，僅計(jì)算管徑突然擴(kuò)大位置的作用力。如果需要計(jì)算泄放至密閉系統(tǒng)的作用力，則應(yīng)采用復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)分析方法，可從專門資料中查閱。 3 、液相物料的泄放反力 
液體泄放時(shí)在安全閥出口中心線處的水平反力(f)按式(14.1-2)計(jì)算：f=0.694×P×a2            (14.1-2) 式中 
f——泄放反力，N；

P——泄放壓力，MPa；

a2——安全閥喉徑面積，mm2。

附表2：                   部分物料的物性表

附表3                     水蒸汽過(guò)熱系數(shù)(Ksh)

附表4                    喉徑代號(hào)與喉徑截面積關(guān)系

附圖1       波紋管背壓平衡式安全閥的背壓修正系數(shù)表(用于氣體或蒸汽)

Kb=(有背壓時(shí)的泄放量)/ (無(wú)背壓時(shí)的泄放量)

注：背壓修正系數(shù)Kb應(yīng)由制造常提供。若沒(méi)有制造廠的數(shù)據(jù)時(shí)，可參考本圖。本曲線適用于設(shè)定壓力大于0.34MPa(表)的臨界流動(dòng)，在適用范圍之外的，應(yīng)選用制造廠提供的Kb值。

附圖2                     氣體壓縮因子(Z)圖 

附圖3                     亞臨界流動(dòng)系數(shù)圖 

注：圖中k為絕熱指數(shù)

附圖4                     彈簧式安全閥背壓修正系數(shù)圖 

注：背壓修正系數(shù)Kb應(yīng)由制造常提供。若沒(méi)有制造廠的數(shù)據(jù)時(shí)，可參考本圖。圖中k為絕熱指數(shù)。

例：設(shè)定壓力＝0.7MPa(表)           靜背壓＝0.49MPa(表)

彈簧設(shè)定＝0.21 MPa             超壓=0.07 MPa

背壓％＝(0.49+0.07+0.1)/(0.69+0.07+0.1)=0.76×100＝76

查圖得：Kb＝0.89

附圖5                 液體超壓修正系數(shù)(Kp)圖 

注：圖中所示，超壓25％(含25％)以下時(shí)，泄放量受閥瓣提升高度、流量系數(shù)和超壓的影響；超壓25％以上時(shí)，泄放量?jī)H與超壓有關(guān)。

超壓小于10％時(shí)會(huì)引起閥瓣“抖動(dòng)”，因而應(yīng)該避免。

附圖6    波紋管背壓平衡式安全閥超壓25％時(shí)的背壓修正系數(shù)(Kw)(液體用)圖

注：背壓修正系數(shù)Kw應(yīng)由制造常提供。若沒(méi)有制造廠的數(shù)據(jù)時(shí)，可參考本圖。

附圖7                   液體粘度修正系數(shù)(Kv)圖

注：計(jì)算過(guò)程如下：

首先按無(wú)粘性流體Kv＝1.0計(jì)算小泄放面積(a1),按附表4選大一級(jí)的實(shí)際泄放面積(a2)。按下式計(jì)算雷諾數(shù)：

式中：

V——體積泄放流量，m3/h;

μ——動(dòng)力粘度，mPa·s；

Gl——液相密度，kg/m3

a1——不考慮液體粘性計(jì)算的小泄放面積，mm2；

a2——安全閥的喉徑面積(液相)，mm2。

按上式計(jì)算結(jié)果查本圖Kv值，將Kv值帶入式2.3－6，計(jì)算小泄放面積(a)。

如果a＜a2，則a2終選定的實(shí)際泄放面積；如果a＞a2，則選再大一級(jí)的實(shí)際泄放面積進(jìn)行上述計(jì)算過(guò)程，直至校正的小泄放面積(a)小于選擇的實(shí)際泄放面積(a2)。與本文相關(guān)的論文有：低溫安全閥在黑龍江建龍鋼鐵應(yīng)用