安全阀排放量计算

安全阀排放量计算本计算依据GB150-1998附录B 进行。

1．计算用值常压下氢气的密度 0.09 Kg/m 3。

查《化工工艺设计手册》。

Page ：16-1罐体设计压力为3.4 Mpa,;最高工作压力2.94 Mpa 本计算时选取 15m/s 。

d-容器进料管内直径，mm 依图纸 40mm 。

k-气体绝热指数。

1.40查《化工工艺设计手册》。

Page ：16-1C-气体特性系数 查表B1 C=356K-安全阀的额定泻放系数。

取 K=0.9X0.75=0.675 P d -安全阀的泄放压力 1.1p w =1.1x2.94=3.24Mpa 。

M-气体的摩尔质量 Kg/kmol =2.07Kg/kmol 空气的分子量 2.07g/mol查《化工工艺设计手册》。

Page ：16-1Z-气体压缩系数 对于氢气 Z=1.03/m Kg 泄放压力下气体的密度-ρ3/309.0)14.32().1(m Kg X P at d =+=+=ρρ3/09.0m Kg at =ρsm /容器进料管内的流速。

-υT-泄放装置进口侧的气体温度。

K 。

20℃ K=20+273 .15=293.15K 。

2.安全泄放量 Ws Kg/h=2.83X10-3X3X15X402=204Kg/h3.安全阀排放面积的计算4.采用全启式安全阀5.选取安全阀根据上述计算选取DN40的全启式安全阀是安全的 hKg d X W S /1083.223ρυ-=)/106.7/(.2ZT M CKP X W s A d -⊇225.41)15.2930.1/07.224.3675.0356106.7/(204mm X X X X X X ==-td h 41⊇2785.0t d A =mmd t .3.7785.05.41=⊇。

关于安全阀设计程序使用中的问题说明一. 关于火灾时气体储罐排放量的计算公式最近有同志在使用室里发布的安全阀计算程序时发现，当储罐的操作温度较高时会出现（866-T ）为负值的情况，使计算无法进行。

为搞清楚问题的原因，我进行了初步的研究，首先找公式的出处，然后分析问题出现的原因。

该公式来自API521中的3.15.2.1.2节，文中讲：对于非湿润情况的储罐（指气体罐）在火灾情况下排放量的计算应用下式：1,,P A F A =------------------------------------------------------------------⑴式中的,A 是储罐的受热面积，A 是安全阀的排放面积，F ，是环境系数，可查表或用下式计算：dCK 1406.0F =()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-6506.0125.11w T T T-----------------------------------------------⑵而T 1是安全阀排放时的温度，T w 是储罐的壁温。

T 1的计算是用下式：1T =n n 1T P P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ ----------------------------------------------------------------⑶式（2）中的C 用下式计算：C=1-k 1k 1k 2k 520+⎪⎭⎫ ⎝⎛+-----------------------------------------------------⑷而安全阀排放面积的计算可用下式：A=MTZK K P CK W cb 1d ---------------------------------------------------⑸整理以上5个公式，化简后可得到下式： W=0.1406()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1.1506125.11,1T T T w A MP ------------------------------------⑹上式换算为公制就是我们应用的公式： 换算过程是：英制公式中温度单位是：兰氏R ，1RK=0.5556K ；1ft 2=0.3048m 2 1 pou/in 2=6.8947kpa 1 lb/h=0.45359kg/h 整理得下式：()() 1.251 1.150611.2511.150611110.304820.5556W 0.4535910.5556T W W A T T T A T T W ⎡⎤⎡⎤-⨯⎥⎢⎥⎣⎦⎥⨯=⎥⎡⎤⨯⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎤-=⎥⎥⎦换为我们标准中的符号得：W=8.765MP 1⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-25.11506.111w T T T A--------------------------------------⑺在API521的文字说明中，编者强调对F ，的数值推荐最小值是0.01，又说当最小值未知时，可以使用0.045来计算。

安全阀额定排量计算
一、介质为液体（参照GB12241-89标准）
式中Wt--安全阀的理论排量，Kg/h A--流道面积，mm2 ρ--介质密度，Kg/ mm3（如水ρ=1000 Kg/ mm3）△P--阀门前后压差，△P=Pp·Pb，Mpa Pp--排放压力，Mpa（绝对压力）Pb--阀门出口侧压力，Mpa(对空排放时Pb为0)
二、介质为蒸汽（参照《蒸汽锅炉安全监察规程》
式中K--排放系统，对微启式安全阀C=0.2。

全启式安全阀C=0.7 M--气体分子量（如空气M=29，甲烷M=16）Z--气体在操作温度下的压缩系数，（如空气在常温，压力为1.6Mpa下Z=0.99，压力为10Mpa下Z=0.95）T--气体的温度，K（T=273+摄氏度）
三、介质为气体（参照GB12241-89标准）
Wt=CA（10.2P+1）
式中C--排放系统，对微启式安全阀C=0.085。

全启式安全阀C=0.235 P--安全阀入口处压力，Mpa K--蒸汽比容修正系数，一般取K=1 A--流道面积，mm2
密封性要求（依据GB12243-89）
安全阀类型流道直径
(mm)
最大允许泄漏率，气泡数/min(试验介质：空气或其它气体) 公称压力PN,Mpa
< 10 ≥ 10
一般安全阀
< 20 40 60
≥ 2020 30
背压平衡安全阀
< 20 50 75
≥ 2030 45
注：
1. 进行蒸汽安全阀密封试验时，用目视或听音的方法检查阀的出口端，如未发现泄漏现象，则认为密封性合格。

2. 进行水或其它液体用安全阀密封试验时，在规定的试验持续时间2分钟内，其密封面处不应有流淌的水
珠。

安全阀计算、选型与设置主讲：袁天聪教授级高工1 目的在石油化工生产过程中，为了防止由于生产事故等造成生产系统压力超过设备和管道的设计压力而发生爆炸事故，应在设备或管道上设置安全阀。

安全阀为一种自动阀门。

它不借助任何外力，而是利用介质本身的力来排出额定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。

当压力恢复正常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流出。

在工艺和工艺系统专业的设计中，安全阀的设计内容，主要指安全阀的排放量计算和安全阀的设置两个方面。

按照国际惯例安全阀的喷嘴面积的计算和选型是由制造商来完成的，所以有关这方面的内容列入附录中。

1.2 名词对于安全阀的描述在国际上多遵循美国的ASME标准，在该标准中“安全阀”指仅用于蒸汽或气体工况的泄压设施，而用“安全泄压阀”表示包含安全阀、泄压阀、安全泄压阀在内的全部泄压设施。

由于历史的原因，在我国是用“安全阀”代表了ASME的安全泄压阀的含义。

本规定仍按现行的国家标准来命名，以安全阀代表ASME的安全泄压阀的全部含义，不再区分安全阀、泄压阀、安全泄压阀。

2 术语、符号2.1 安全阀几何尺寸特性2.1.1实际排放面积（排放面积）(The actual discharge area) 实际排放面积是实际测定的决定阀门流量的最小净面积。

对微启式安全阀即为帘面积；对全启式安全阀即为喷嘴面积。

2.1.3喷嘴面积(The nozzle area) 也称喷嘴喉部面积，是指喷嘴的最小横截面积。

2.1.6开启高度(lift) 是当安全阀排放时，阀瓣离开关闭位置的实际升程。

2.2 安全阀的动作特性2.2.1工作压力P (MPa.G) (operating pressure)：设备及管道在正常工作运行期间经常承受的压力；2.2.2 最高允许工作压力Pm(M P a.G)（maximum allowable working pressure）：在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大压力，该压力是根据容器受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。

一．安全阀计算实例我们在压力容器设计和定期检验中均要求对安全阀的安全排放能力进行选型或校验计算。

基于以往资料不齐全,往往以大代小,造成不必要的浪费。

现拟以GB15 0附录B-B5.1 b)为依据，用不同介质、压力、温度对安全阀的安全排放量进行选型计算。

例1：有一空气储罐,DN1000㎜，容积V=5m3最高工作压力为0.8MPa，工作温度为30℃进口管为φ57X3.5,确定安全阀尺寸.解1)确定气体的状态条件设Po—安全阀出口侧压力（绝压）0.103MPa（近似为0.1MPa）则Pd—安全阀泄放压力（绝压）为Pd=1.1Pw+0.1+10%P=1.068MPa（GB150附录B4.2.1）当安全阀出口侧为大气时: 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)是属于临界状态条件, 安全阀排放面积A按（B5）计算A≥mm（B5）式中: C气体特性系数,查表B1或C=520√k（2/(k+1)(k+1)/(k-1)）K—安全阀额定泄放系数,K=0.9倍的泄放系数(泄放系数由制造厂提供,一般为0.75);或按《容规》附件五第二节有关规定中选取.2)容器安全泄放量的计算:盛装压缩气体或水蒸汽的容器安全泄放量,按下列规定来确定a.对压缩机贮罐或水蒸汽的容器,分别取压缩机和水蒸汽发生器的最大产气量;b.气体储罐等的安全泄放量按(B1)式计算Ws=2.83×10-3ρυd2 ㎏/h (B1)式中ρ为排放压力下的气体密度.ρ=M（分子量）×Pw’(排放绝对压力)×273/(22.4×(273+t))空气M=28.95排放绝对压力Pw’=10.68㎏/㎝2代入上式得ρ=28.95×10.68×273/22.4×303=12.44㎏/m3υ—容器在工作压力下的进口管的气体流速m/s;查表2得υ=10～15m/s 一些常用气体流速范围表2取υ=10m/s.将上述ρ、ν、d代入得Ws=2.83×10-3×12.44×15×502 =1320.2㎏/h则A==205.4mm2若采用带板手全启式安全阀A=0.785d02=205.4mm2 d0=(205.4/0.785)1/2=16.2㎜根据统计概算,全启式安全阀的喉径d0与公称直径DN之比约为0.625,而微启式安全阀的喉径d0与公称直径DN之比约为0.8.∴选用公称直径DN32的全启式带板手安全阀.安全阀公称直径与喉径关系表3例2.将例题1的介质改为蒸汽。

除氧器安全阀选择及排汽反力计算
除氧器安全阀选择及排汽反力计算
一、安全阀最大排汽量计算
G=0.00525*C0*A*P
P=1.1*p+101.325
式中:C0—流量系数0.6
A—安全阀喉部截面
积mm27854
P—安全阀入口蒸汽
压力KPa 1311.325
p—安全阀整定压力KPa 1100
G—安全阀最大排气
量kg/h 32442 二、安全阀排汽反力计算
1 安全阀排汽反力
F=1.02*G/1000*(i0-1914298)^0.5
i0—安全阀入口蒸汽
焓J/kg 2746016
式中:F—安全阀排汽反力N 30178
2 安全阀排汽反力矩
M=4*F*di/1000
式中:di—安全阀出口直径mm 175
M—安全阀排汽反力矩N-m 21125
安全阀型号:
A48Y-16C DN150
安全阀尺寸表
型号适用的公称压力PN1.6~PN4.0(Mpa)公称直径dn 32 40 50 80 100 150 200
出口直径di (mm) 40 50 65 100
125 175 225
全阀座喉径do (mm) 20 25 32 50 65 100 125
启喉部截面积 A (mm2) 314 491 804 1963 3318 7854 12270 式开启高度h (mm) ≥5 ≥6.25 ≥8 ≥12.5 ≥16.25 ≥25 ≥31.25。

安全阀排放量计算公式安全阀是保障设备和系统安全运行的重要部件，而准确计算其排放量至关重要。

咱先来说说安全阀排放量的概念哈。

简单来讲，安全阀排放量就是指在特定条件下，安全阀能够排出的介质流量。

这就好比一个水库的泄洪量，得算准了，不然要是洪水来了，泄洪量不够，那可就麻烦啦！那怎么算这个排放量呢？这就得提到一堆公式啦。

比如说，对于气体介质，常用的公式是：Wg = 7.6×10^(-2)×C×Kd×A×(Pg + 0.1)×M / (ZT)这里面，Wg 就是气体安全阀的排放量，单位是千克每小时；C 是气体特性系数；Kd 是安全阀的额定泄放系数；A 是安全阀的喉部面积，单位是平方毫米；Pg 是安全阀入口处的气体绝对压力，单位是兆帕；M 是气体的摩尔质量，单位是千克每摩尔；Z 是气体在操作温度和压力下的压缩因子；T 是气体的绝对温度，单位是开尔文。

是不是看着有点晕乎？别担心，咱举个例子来说明。

就说一个化工厂里的反应釜吧，里面有高温高压的气体。

这时候要安装一个安全阀，咱来算算它的排放量。

先确定各种参数，比如说气体特性系数 C 是 348，额定泄放系数 Kd 是 0.65，喉部面积 A 经过测量是 500 平方毫米，入口处气体绝对压力 Pg 是 1.5 兆帕，气体是氨气，摩尔质量 M 大约是 17 千克每摩尔，压缩因子 Z 通过查资料得到是 0.9，操作温度是 200℃，换算成绝对温度 T 就是 473 开尔文。

把这些数一股脑儿地代入公式里：Wg = 7.6×10^(-2)×348×0.65×500×(1.5 + 0.1)×17 / (0.9×473)经过一番计算，就能得出这个安全阀在这种情况下的气体排放量啦。

再来说说液体介质的安全阀排放量计算公式。

Wl = 2.83×10^(-3)×A×Pd×M这里面，Wl 是液体安全阀的排放量，单位是千克每小时；A 还是安全阀的喉部面积；Pd 是安全阀入口处的液体绝对压力，单位是兆帕；M 是液体的流量系数。

安全阀排放量计算公式分析在安全阀的排放量计算方法里，在目前能见到的计算方法中，我认为有几个计算公式还有讨论的必要，因为就同一个工况而言，不同的公式相互矛盾，我先以换热管破裂的排放量为例，讨论如下：一.换热管破裂的安全阀计算公式1) SEI原来使用的公式W V=246.3×104×d2×(△p×ρv)0.5 kg/hW L=16.8×104×d2×(△p/ρL)0.5kg/hｄ内径m △p 高低压侧压差Mpa ρv，ρL气、液相重度kg/m32) 日本三菱重工的公式1) 换热器低压侧的设计压力大于2/3的高压侧的设计压力时，由于整根管子完全断裂极少发生，可不考虑换热器管子破裂，不需设安全阀；2) 换热器低压侧设计压力小于或等于2/3高压侧的操作压力时，整根管子完全断裂虽很少发生，但要考虑换热器管子破裂，需设安全阀；3) 换热器高压侧的操作压力大于等于7（MPa.G）［约1000（psi.G）］，或低压侧的介质是能闪蒸液体，或介质是含有蒸气、会汽化的液体；整根管子完全断裂的故障应考虑，而且与差压无关，需设安全阀。

换热管破裂引起的安全阀排放量，按下面3式计算：高压侧是气体的公式：W=2345×a×(P H-P VC) ×(M/T)0.5kg/h 高压侧是液体的公式：W=9963×a×[（P H-P VC）×S]0.5kg/h 高压侧是闪蒸液体的公式：当（P H-1.1×P DL）＞P1-P VC时：W=9963×a×[(P H-P VC)]0.5其中P VC=[0.96-0.28×（P V/P C）0.5] ×P VW kg/h a 二根换热管的面积cm2 T 气体泄放温度KM 气体分子量P H高压侧的操作压力，P DL低压侧的设计压力MPaG P1高压侧的操作压力，P VC破裂处的脉冲压力MPaAP V高压侧介质在操作温度下的蒸汽压MPaAP C高压侧介质的临界压力MPaA S 高压侧液体的比重在决定安全阀的尺寸时，要考虑过程热量输入的潜在能力，不能只考虑正常的热量输入。

在安全阀的铭牌上，一般应标记有该阀用于某种条件（压力、温度）下的额定排量，但实际的使用条件往往与铭牌上的条件不完全相同，这就需要对安全阀的排量进行换算或重量重新计算。

绝大多数压力容器使用的安全阀，排放气体时，气体流速都处于临界状态。

安全阀的排量即可按临界流量公式计算，即：临界条件d P P 0≤112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+k k kWtg =ZTM A CP d 10 kg /h （按照GB/T12241-2005） 式中：W tg ------安全阀的理论排放能力, kg/h ；（理论排量Wtg ＝实际排放量/排放系数）C--------气体特性系数 （GB150与GB/T12241不同）P d -------实际排放压力（绝压）, MPa ；Po-------安全阀的出口侧压力（绝压），MPa ；M-------气体摩尔质量, kg/mol ；T--------气体的温度，K ；Z--------气体在操作温度压力下的压缩系数。

k--------气体绝热指数（理想气体而言k=C P /C V ）A--------安全阀流道面积, mm 2;对于全启式安全阀，即为阀座喉径的截面积，2/4oA d π=；对于微启式安全阀即为 阀座口上的环形间隙面积；平面形密封o A d h π=，锥形密封sin o A d h πϕ=。

式中：ϕ——锥形密封面的半锥角；o d ——安全阀座喉径，mm ；h ——阀瓣开启高度，mm 。

开启高度h 根据阀的设计或实际测定的数据。

无数据时，有调节圈的，取/20o h d =；无调节圈的，取/40o h d =。

在常温及压力不太高的情况下，真实气体与理想气体的差异不大，可取压缩系数Z=1。

而一般常用的原子，如空气、氧气、氮气、氢气及一氧化碳等，绝热指数k 均约为1.4。

因此工作介质为双原子气体的中低压安全阀，可用Z=1，C=2.7（k=1.4）之值代入（9.2.1）式，即可得简化的安全阀排量计算公式：Wtg =T M A P d 27 kg /h例1：公称通径D N =50mm ，具有调节圈的微启式安全阀用于排气压力（表压）为p=1.5MPa ，温度为50℃的空气贮罐，试计算其排量。

安全阀安全泄放计算：安全泄放量与安全阀排放面积计算：　容器盛装介质：R22，为液化气体，无绝缘保温层。

其安全泄放量计算如下：1. 容器的安全泄放量：——B3 (GB150-1998)Ws=87327.1式中：Ws——容器的安全泄放量，kg/m3F——系数；F=1　容器置于地面以下用砂土覆盖时，F=0.3； 容器置于地面上时，F=1； 容器置于大于10L/m2·min 喷淋装置下时，F=0.6；Ar——容器受热面积；Ar=123.2509 Ar=πD 0(L+0.3D 0)D 0——容器外径，m ；D 0=3.2L——容器总长，m ；L=11.3q——在泄放压力下，液体的汽化潜热，kJ/kg ；q＝151.32. 安全阀的排放面积A：P 0/P d =0.0414940.566426A=1046.306式中：A——安全阀的最小排放面积，mm2Ws——容器的安全泄放量，kg/m3C=336.2227P 0——安全阀出口侧压力，（绝压）Mpa ；P 0=0.1k——气体绝热系数；k=1.19K——安全阀的额定泄放系数，Ｋ＝0.9倍阀门泄放系数；K=0.675 A42Y-25阀门样本泄放系数为：0.75P d ——安全阀的泄放压力，P d =1.1P+0.1 Mpa (绝压）；P d =2.41P——容器设计压力，Mpa ；P=2.1M——气体的摩尔质量，kg/kmol ；M=86.469Z——气体的压缩系数，根据Tr 、Pr 由GB150图B1查得Z=0.72Px——介质泄放压力，MPa ；Px=2Tx——介质泄放温度,Ｋ；Tx=331P l ——介质临界压力，MPa ；P l =4.9751l T l =369Tr=0.897019Pr=0.402002故本设备采用一个Dg80全启式安全阀，其喉部直径dt=50mm,满足泄放安全的要求。

如何确定安全阀的排放量?液体、蒸汽、过热蒸汽气体介质的排放量如何确定?安全阀的排量是指安全阀在排放压力时，阀瓣处于全开状态，阀出口处介质在单位时间内排出的量。

可以通过实际测定方法进行测定，亦可以根据安全阀的结构、介质性质、阀座通道面积等来进行计算。

对于给定规格的安全阀，应通过排量计算确定其拜师或额定排量。

安全阀的额定排量应大于并尽可能接近必要的排放量(即安全排放量)，以确保承压设备的安全运行。

(1)安全阀液体介质的额定排量按下式计算：式中：Wr－－额定排量，kg/h；Kdr－－额定排量系数；A－－流产面积，mm2；△P－－阀前后压差，MPa，按下式计算：式中：Pdr－－额定排放压力，MPa；Pb－－阀门出口压力，MPa；ρ－－介质密度，kg/m3。

(2)安全阀蒸汽介质的额定排量介质为蒸汽时，阀出口绝对压力与进口绝对压力之比σ小于或等于临界压力比σ＊：式中：K－－绝热指数。

当额定排放压力Pdr≤11MPa时，额定排量Wr按下式计算：当11MPa＜额定排放压力Pdr≤22MPa时，额定排量Wr按下式计算：式中：Pdr－－绝对额定排放压力，MPa；Ksh－－过热修正系数。

(3)安全阀过热蒸汽介质的排量接下式计算：式中：Wr－－饱和蒸汽的排量，kg/h。

(4)安全阀气体介质的额定排量按下式计算：式中：Pdr－－绝对额定排放压力，MPa；C－－气体特性系数，为绝热指数K的函数；M－－气体分子量；Z－－气体压缩系数，根据介质的对比压力和对比温度确定；T－－排放时阀进口绝对温度，K。

C按下式计算：Pdr按下式计算：式中：Ps－－整定压力，MPa。

依据GB150.1-2011 附录B一、安全阀排放能力的计算：整定压力为2.45Mpa; DN50安全阀阀座喉径为32mm ；1．临界条件：1012-⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤k k d k p p -------------------------------（A ）公式中 0p -----安全阀的出口侧压力（绝压）， 0p =0.1Mpa ；s p -----安全阀的整定压力， s p =2.45Mpa ；d p -----安全阀的排放压力（绝压）， )(795.21.01.1MPa p p s d =+= k--------平均气体绝热系数， 4.1==v p C k<=0358.00d p p 112528.0-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=k k k因为满足公式（A ），所以用下面的公式计算安全阀的排放能力；ZTM A CKp W d s 2106.7-⨯= kg/h 公式中 K-----排放系数， 全启式安全阀取 K=0.6；A-----安全阀最小排气截面积，mm 2 全启式安全阀，即4,41211d A d h π=≥ h-----安全阀的开启高度d 1----安全阀最小流道直径（阀座喉径） mm;()22212.8044324mm d A =⨯=⨯=ππ C-----平均气体特性系数， C=356；（附表5-1）M-----平均气体摩尔质量， M=28 (kg/kmol)T-------气体的温度， T=323 （K ）；Z------气体在操作温度压力下的平均压缩系数, Z=1.0； 安全阀排放量：)/(107430.1323282.804795.26.0356106.72h kg W s =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=- 本设备最大最大流量为154.8kg/h （用户提供），因此安全阀满足要求。